CN115609006A - 镍基合金粉芯丝材、制备方法及增材制造镍基合金的方法 - Google Patents

镍基合金粉芯丝材、制备方法及增材制造镍基合金的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了镍基合金粉芯丝材、制备方法及增材制造镍基合金的方法，属于增材制造用镍基高温合金技术领域。该高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材包括丝材外皮以及丝材外皮内包裹的混合粉末；所述丝材外皮采用软态或者半硬态的纯镍带，其内部混合粉末的填充率为30‑35％，其中混合粉末的质量百分比如下：铬粉15％，铝粉3.5％‑6％，钛粉3.5％‑6％，陶瓷相颗粒粉末0.5％‑1％，余量为铁粉；同时还公开了上述丝材的制备方法及镍基高温合金的增材制造方法。本发明利用增材制造方法开发800℃以上具有超高温强度的可打印镍基高温合金，通过引入微量陶瓷相，显著增加的晶界增强了晶界的凝聚力并使累积的热应力均匀，有效的抑制了热裂纹，具有高效率、低成本、可打印大型构件的优点。

Description

镍基合金粉芯丝材、制备方法及增材制造镍基合金的方法
技术领域
本发明涉及增材制造用镍基高温合金技术领域，具体涉及镍基合金粉芯丝材、制备方法及增材制造镍基合金的方法。
背景技术
随着航空航天工业的迅速发展，对航空发动机的热效率提出更高的要求。通过提高发动机热端部件的工作温度可以有效提升发动机的热效率，因此，提升高温合金的服役温度以及高温力学性能成为当前的研究重点。有研究表明，对于镍基高温合金，在一定范围内，γ'-Ni3(Al,Ti)沉淀相的含量与高温强度呈正比，当γ'沉淀相含量达到65％-70％时，其高温性能最佳。由于Al和Ti等元素是形成γ'相的主要元素，因此向镍基高温合金中添加Al元素和Ti元素可以提高γ'相的比例，从而提高合金的高温强度。
镍基合金在高温下的强度一般由γ'相的大小、数量和分布特点等因素决定，但是γ'相数量决定热加工性能，其越多则越难锻造成型。因此，针对高Al+Ti(Al含量≥3.5％，Ti含量≥3.5％)含量镍基合金，传统热加工方式不再适合。随着增材制造技术的快速发展，该技术在合金开发与成型方面具有显著的优势，为新合金的设计开辟了机会。因此针对增材制造这一工艺，开发高Al+Ti可打印的镍基合金成分具有广阔的应用前景。
现有专利CN111266578B公开了一种抑制难焊镍基合金增材制造裂纹的方法。所述方法步骤如下：选取难焊接粉末与可焊接粉末，烘干后作为增材原料，采用激光直接沉积技术，按照每打印2-5层难焊接粉末后打印1层可焊接粉末的难焊-可焊材料交替式打印方式循环打印，至待增材模型打印结束，即完成。所述方法简易可行，可原位抑制增材制造过程中裂纹的形成，有效解决了常规方法增材制造中裂纹快速形核长大的难题，节省了后处理期消除裂纹所需的高昂成本，并在保证所得增材件强度的同时提高其塑性和韧性。同时该方法也存在一定的缺陷，1)该方法打印过程中，每次切换打印的增材原料时，需停止激光出光，停止激光加工头运动，保持5-10s，待切换后的增材原料粉末输送稳定后继续执行打印。可见，该方法无法实现高效、连续、大型的打印构件。2)该方法具有难焊-可焊高温合金交替打印这一特殊的沉积方式，导致难焊接粉末与可焊接粉末在交替打印过程中的用量比例不好控制，导致打印件成分偏差大，性能不稳定。
CN114032421B公开了一种增材制造用镍基高温合金、镍基高温合金粉末材料和制品，属于增材制造用镍基高温合金技术领域。该镍基高温合金包括如下含量的元素：以重量百分含量计，Cr：21-25％，Co：18-20.5％，Al：0.8-1.7％，Ti：1.5-4.3％，W：1.3-2.2％，Ta：0.6-1.5％，Nb：0.6-1.8％，C：0.25-0.6％，余量为Ni和不可避免的杂质。该发明通过控制合金成分中的关键合金元素种类及含量，既增强了合金制品的高温强度，还能抑制合金制品微裂纹的产生。该发明的镍基高温合金粉末材料在激光粉末床熔融成型后，能够打印出均匀致密的，且满足高温高强度需求下的复杂零部件。同样也存在一定的缺陷，合金粉末制备成本高，相较于粉芯丝材沉积效率低，无法实现大型结构件的增材制造。同时该发明Al含量为0.8-1.7％，Ti含量为1.5-4.3％，达不到高Ti、Al镍基合金成分范围。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，利用增材制造方法开发800℃以上具有超高温强度的可打印镍基高温合金，主要通过提高Ti、Al比例以及添加微量陶瓷颗粒来实现。
本发明金属粉芯丝材利用纯镍皮以及各个合金元素的单质粉混合添加而制成，既拥有增材制造铺粉送料方式成分可变的优势，也具有增材制造送丝方式可打印大型构件的优势，因此利用金属粉芯丝材的方式具有了高效率、低成本、可打印大型构件的优点。
本发明的目的之一是提供一种高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材，包括丝材外皮以及丝材外皮内包裹的混合粉末；所述丝材外皮采用软态或者半硬态的纯镍带，其内部混合粉末的填充率为30-35％，其中混合粉末的质量百分比如下：铬粉15％，铝粉3.5％-6％，钛粉3.5％-6％，陶瓷相颗粒粉末0.5％-1％，余量为铁粉。
较佳地，所述镍带尺寸为厚度0.3mm，宽度8mm。
较佳地，铬粉、铝粉、钛粉和铁粉均为单质纯粉。
较佳地，所述粉末颗粒优选球形粉末，球形粉末颗粒直径范围为50-100μm。
较佳地，所述陶瓷相颗粒优选为SiC颗粒。
本发明的目的之二是提供上述高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材的制备方法，步骤如下：
按照设定成分，将每种粉末分别称重配粉；
将混合粉末置于高能球磨罐内进行10-15h的球磨，磨球与混合粉的质量比为10:1，实现混合粉末的充分均匀化与合金化；将混好的粉末置于真空烘干箱中，保持80-120℃烘干10h；将纯镍带轧制成U形，再向U形槽中加入所述混合粉末，调整设定首道次填充率为30-35％，所述填充率为单位长度丝材中混合粉末质量与单位长度丝材总质量的比例；通过首道2.8mm的拉拔模孔，将U形槽合口，使药粉包裹其中，合口部位采用对接方式，通过拉拔模孔，逐道次拉拔减径，最后使其直径达到1.6mm；在最后道次与收丝盘之间，进行去污处理，最后将所得粉芯丝材绕成盘，即得电子束熔丝增材制造用高Ti、Al与SiC陶瓷相复合强化镍基合金粉芯丝材。
所述拉拔模孔的孔径包括2.8mm、2.6mm、2.4mm、2.2mm、2.0mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm、1.6mm，从大到小逐道次拉拔减径。
本发明的目的之三是提供利用上述高Ti、Al无裂纹镍基高温合金增材制造镍基合金的方法，以电子束为热源，将制备好的镍基合金粉芯丝材装配到送丝机上，并经过送丝嘴送至电子束下束位置，固定送丝角度和干伸长度；
将增材基板固定在工作台上，关闭真空室舱门；
开启真空泵抽真空，当真空度达到5×10-2Pa时保持，设定电子束增材制造参数，按照设定好的沉积路径逐层打印，最终获得目标镍基合金增材构件。
较佳地，电子束熔丝增材工艺参数为：加速电压为10-30KV，电子束流为30-50mA，送丝速度为500-900mm/min，运动速度为120-210mm/min；所述方案每层打印结束后，利用数控面板进行工作台的移动，电子枪上升、回归起始位置、下降至合适高度，待基板与沉积试件冷却至50℃以下再进行下一道沉积。
较佳地，所述丝材与基板夹角为30-45°，丝材与基板上表面的距离为0.5-2mm，干伸长度为5-10mm，保证增材过程中为连续的液桥过渡。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.利用增材制造方法开发800℃以上具有超高温强度的可打印镍基高温合金。析出沉淀强化相γ'相所占比例达到55-70％，实现γ'相与陶瓷颗粒的复合强化，从而获得超高温强度的镍基高温合金。
2.高(Ti+Al)含量镍基高温合金焊接性极差，在增材制造过程中容易在大角度晶界位置形成液膜，从而产生热裂纹。本发明通过引入微量陶瓷相，使低角度晶界增加30-50％。显著增加的晶界增强了晶界的凝聚力并使累积的热应力均匀，有效的抑制了热裂纹。
3.金属粉芯丝材利用纯镍皮以及各个合金元素的单质粉混合添加而制成，即拥有增材制造铺粉送料方式成分可变的优势，也具有增材制造送丝方式可打印大型构件的优势，因此利用金属粉芯丝材的方式具有了高效率、低成本、可打印大型构件的优点。
附图说明
图1为本发明实施例1沉积件拉伸曲线；
图2为本发明实施例1沉积件微观组织图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的之一是提供一种高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材，包括丝材外皮以及丝材外皮内包裹的混合粉末；所述丝材外皮采用软态或者半硬态的纯镍带，其内部混合粉末的填充率为30-35％，其中混合粉末的质量百分比如下：铬粉15％，铝粉3.5％-6％，钛粉3.5％-6％，陶瓷相颗粒粉末0.5％-1％，余量为铁粉。
优选地，所述镍带尺寸为厚度0.3mm，宽度8mm。
优选地，铬粉、铝粉、钛粉和铁粉均为单质纯粉。
优选地，所述粉末颗粒优选球形粉末，球形粉末颗粒直径范围为50-100μm。
优选地，所述陶瓷相颗粒优选为SiC颗粒。
本发明还提供了上述高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材的制备方法，步骤如下：
按照设定成分，将每种粉末分别称重配粉；
将混合粉末置于高能球磨罐内进行10-15h的球磨，磨球与混合粉的质量比为10:1，实现混合粉末的充分均匀化与合金化；将混好的粉末置于真空烘干箱中，保持80-120℃烘干10h；将纯镍带轧制成U形，再向U形槽中加入所述混合粉末，调整设定首道次填充率为30-35％，所述填充率为单位长度丝材中混合粉末质量与单位长度丝材总质量的比例；通过首道2.8mm的拉拔模孔，将U形槽合口，使药粉包裹其中，合口部位采用对接方式，通过拉拔模孔，逐道次拉拔减径，最后使其直径达到1.6mm；在最后道次与收丝盘之间，进行去污处理，最后将所得粉芯丝材绕成盘，即得电子束熔丝增材制造用高Ti、Al与SiC陶瓷相复合强化镍基合金粉芯丝材。
所述拉拔模孔的孔径包括2.8mm、2.6mm、2.4mm、2.2mm、2.0mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm、1.6mm，从大到小逐道次拉拔减径。
本发明还提供高Ti、Al无裂纹镍基高温合金的增材制造方法，以电子束为热源，将制备好的镍基合金粉芯丝材装配到送丝机上，并经过送丝嘴送至电子束下束位置，固定送丝角度和干伸长度；
将增材基板固定在工作台上，关闭真空室舱门；
开启真空泵抽真空，当真空度达到5×10-2Pa时保持，设定电子束增材制造参数，按照设定好的沉积路径逐层打印，最终获得目标镍基合金增材构件。
优选地，电子束熔丝增材工艺参数为：加速电压为10-30KV，电子束流为30-50mA，送丝速度为500-900mm/min，运动速度为120-210mm/min；所述方案每层打印结束后，利用数控面板进行工作台的移动，电子枪上升、回归起始位置、下降至合适高度，待基板与沉积试件冷却至50℃以下再进行下一道沉积。
最后，充气打开舱门，取出镍基合金电子束增材试件，选取典型位置进行组织与力学性能分析。所得镍基合金拉伸强度为910MPa-1050MPa，显微硬度为465-515HV。
优选地，所述丝材与基板夹角为30-45°，丝材与基板上表面的距离为0.5-2mm，干伸长度为5-10mm，保证增材过程中为连续的液桥过渡。
实施例1：
本实施例具体操作步骤如下：
S1、丝材外皮采用半硬态的纯镍带，尺寸为厚度0.3mm，宽度8mm。混合粉末填充率设定为30％，因此混合粉末以质量份计如下：铬粉15％，铝粉3.5％，钛粉3.5％，SiC粉末1％，铁粉8％。粉末粒径为200目，每种粉末按比例分别称重配粉。将混合粉末置于高能球磨罐内进行10-15h的球磨，磨球与混合粉的质量比为10:1。将混好的粉末置于真空烘干箱中，保持120℃烘干10h。
S2、将纯镍带轧制成U形，再向U形槽中加入所述混合粉末，调整设定首道次填充率为30％，通过首道2.8mm的拉拔模孔，将U形槽合口，使药粉包裹其中，合口部位采用对接方式，依次通过孔径为2.8mm、2.6mm、2.4mm、2.2mm、2.0mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm、1.6mm的拉拔模孔，逐道次拉拔减径，最后使丝材直径达到1.6mm。然后利用脱脂棉花与酒精进行去污处理，最后将所得粉芯丝材绕成盘。
S3、将步骤S2中制备好的镍基合金粉芯丝材装配到送丝机上，并经过送丝嘴送至电子束下束位置，固定送丝角度为45°干伸长度为5mm，将增材基板固定在工作台上，关闭真空室舱门。设定电子束熔丝增材工艺参数为：加速电压为20KV，电子束流为45mA，送丝速度为500mm/min，运动速度为180mm/min。最终得到单道30层镍基合金沉积件，选取典型位置进行组织与力学性能分析。所得镍基合金拉伸强度为910MPa，显微硬度为470HV。
实施例2：
本实施例具体操作步骤如下：
S1、丝材外皮采用半硬态的纯镍带，尺寸为：厚度0.3mm，宽度8mm。混合粉末填充率设定为32％，因此混合粉末以质量份计如下：铬粉15％，铝粉5％，钛粉5％，SiC粉末1％，铁粉6％。粉末粒径为200目，每种粉末按比例分别称重配粉。将混合粉末置于高能球磨罐内进行10-15h的球磨，磨球与混合粉的质量比为10:1。将混好的粉末置于真空烘干箱中，保持120℃烘干10h。
S2、将纯镍带轧制成U形，再向U形槽中加入所述混合粉末，调整设定首道次填充率为32％，通过首道2.8mm的拉拔模孔，将U形槽合口，使药粉包裹其中，合口部位采用对接方式，依次通过孔径为2.8mm、2.6mm、2.4mm、2.2mm、2.0mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm、1.6mm的拉拔模孔，逐道次拉拔减径，最后使丝材直径达到1.6mm。然后利用脱脂棉花与酒精进行去污处理，最后将所得粉芯丝材绕成盘。
S3、将步骤S2中制备好的镍基合金粉芯丝材装配到送丝机上，并经过送丝嘴送至电子束下束位置，固定送丝角度为45°干伸长度为5mm，将增材基板固定在工作台上，关闭真空室舱门。设定电子束熔丝增材工艺参数为：加速电压为20KV，电子束流为45mA，送丝速度为500mm/min，运动速度为180mm/min。最终得到单道30层镍基合金沉积件，选取典型位置进行组织与力学性能分析。所得镍基合金拉伸强度为1050MPa，显微硬度为485HV。
实施例3：
本实施例具体操作步骤如下：
S1、丝材外皮采用半硬态的纯镍带，尺寸为：厚度0.3mm，宽度8mm。混合粉末填充率设定为33％，因此混合粉末以质量份计如下：铬粉15％，铝粉6％，钛粉6％，SiC粉末1％，铁粉5％。粉末粒径为200目，每种粉末按比例分别称重配粉。将混合粉末置于高能球磨罐内进行10-15h的球磨，磨球与混合粉的质量比为10:1。将混好的粉末置于真空烘干箱中，保持120℃烘干10h。
S2、将纯镍带轧制成U形，再向U形槽中加入所述混合粉末，调整设定首道次填充率为33％，通过首道2.8mm的拉拔模孔，将U形槽合口，使药粉包裹其中，合口部位采用对接方式，依次通过孔径为2.8mm、2.6mm、2.4mm、2.2mm、2.0mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm、1.6mm的拉拔模孔，逐道次拉拔减径，最后使丝材直径达到1.6mm。然后利用脱脂棉花与酒精进行去污处理，最后将所得粉芯丝材绕成盘。
S3、将步骤2中制备好的镍基合金粉芯丝材装配到送丝机上，并经过送丝嘴送至电子束下束位置，固定送丝角度为45°干伸长度为5mm，将增材基板固定在工作台上，关闭真空室舱门。设定电子束熔丝增材工艺参数为：加速电压为20KV，电子束流为45mA，送丝速度为500mm/min，运动速度为180mm/min。最终得到单道30层镍基合金沉积件，选取典型位置进行组织与力学性能分析。所得镍基合金拉伸强度为1150MPa，显微硬度为503HV。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材，其特征在于，包括丝材外皮以及丝材外皮内包裹的混合粉末；所述丝材外皮采用软态或者半硬态的纯镍带，其内部混合粉末的填充率为30-35％，其中混合粉末的质量百分比如下：铬粉15％，铝粉3.5％-6％，钛粉3.5％-6％，陶瓷相颗粒粉末0.5％-1％，余量为铁粉。
2.如权利要求1所述的高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材，其特征在于，所述镍带尺寸为厚度0.3mm，宽度8mm。
3.如权利要求1所述的高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材，其特征在于，所述铬粉、铝粉、钛粉和铁粉均为单质纯粉。
4.如权利要求1所述的高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材，其特征在于，所述混合粉末优选球形粉末，球形粉末颗粒直径范围为50-100μm。
5.如权利要求1所述的高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材，其特征在于，所述陶瓷相颗粒粉末优选为SiC颗粒。
6.如权利要求1所述的高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材的制备方法，其特征在于，步骤如下：
按照设定成分，将每种粉末分别称重配粉；
将混合粉末置于高能球磨罐内进行10-15h的球磨，磨球与混合粉的质量比为10:1，实现混合粉末的充分均匀化与合金化；将混好的粉末置于真空烘干箱中，保持80-120℃烘干10h；将纯镍带轧制成U形，再向U形槽中加入所述混合粉末，调整设定首道次填充率为30-35％，所述填充率为单位长度丝材中混合粉末质量与单位长度丝材总质量的比例；通过首道2.8mm的拉拔模孔，将U形槽合口，使药粉包裹其中，合口部位采用对接方式，通过拉拔模孔，逐道次拉拔减径，最后使其直径达到1.6mm；在最后道次与收丝盘之间，进行去污处理，最后将所得粉芯丝材绕成盘，即得电子束熔丝增材制造用高Ti、Al与SiC陶瓷相复合强化镍基合金粉芯丝材。
7.如权利要求6所述的高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材的制备方法，其特征在于，所述拉拔模孔的孔径包括2.8mm、2.6mm、2.4mm、2.2mm、2.0mm、1.9mm、1.8mm、1.7mm、1.6mm，从大到小逐道次拉拔减径。
8.如权利要求1-5任意一项所述的高Ti、Al无裂纹镍基高温合金粉芯丝材增材制造镍基合金的方法，其特征在于，以电子束为热源，将制备好的镍基合金粉芯丝材装配到送丝机上，并经过送丝嘴送至电子束下束位置，固定送丝角度和干伸长度；
将增材基板固定在工作台上，关闭真空室舱门；
开启真空泵抽真空，当真空度达到5×10-2Pa时保持，设定电子束增材制造参数，按照设定好的沉积路径逐层打印，最终获得目标镍基合金增材构件。
9.如权利要求8所述的增材制造镍基合金的方法，其特征在于，所述电子束熔丝增材工艺参数为：加速电压为10-30KV，电子束流为30-50mA，送丝速度为500-900mm/min，运动速度为120-210mm/min；每层打印结束后，利用数控面板进行工作台的移动，电子枪上升、回归起始位置、下降至合适高度，待基板与沉积试件冷却至50℃以下再进行下一道沉积。
10.如权利要求8所述增材制造镍基合金的方法，其特征在于，所述丝材与基板夹角为30-45°，丝材与基板上表面的距离为0.5-2mm，干伸长度为5-10mm，保证增材过程中为连续的液桥过渡。
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CN116275706A (zh) * 2023-05-24 2023-06-23 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 一种镍基高温合金的高能束熔丝沉积增材制备方法
CN116638089A (zh) * 2023-07-27 2023-08-25 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 基于大颗粒球形金属粉末制备电弧增材制造用的丝材方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116275706A (zh) * 2023-05-24 2023-06-23 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 一种镍基高温合金的高能束熔丝沉积增材制备方法
CN116275706B (zh) * 2023-05-24 2023-08-11 北京煜鼎增材制造研究院股份有限公司 一种镍基高温合金的高能束熔丝沉积增材制备方法
CN116638089A (zh) * 2023-07-27 2023-08-25 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 基于大颗粒球形金属粉末制备电弧增材制造用的丝材方法

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