[go: up one dir, main page]

CN114606413B - 一种增材制造用高温合金及其用途 - Google Patents

一种增材制造用高温合金及其用途 Download PDF

Info

Publication number
CN114606413B
CN114606413B CN202210267399.4A CN202210267399A CN114606413B CN 114606413 B CN114606413 B CN 114606413B CN 202210267399 A CN202210267399 A CN 202210267399A CN 114606413 B CN114606413 B CN 114606413B
Authority
CN
China
Prior art keywords
percent
electron beam
temperature
cooling
beam melting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210267399.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114606413A (zh
Inventor
汪强兵
郭瑜
谭黎明
张莹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Sailong Supplementary Manufacturing Co ltd
Original Assignee
Guangzhou Sailong Supplementary Manufacturing Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Sailong Supplementary Manufacturing Co ltd filed Critical Guangzhou Sailong Supplementary Manufacturing Co ltd
Priority to CN202210267399.4A priority Critical patent/CN114606413B/zh
Publication of CN114606413A publication Critical patent/CN114606413A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114606413B publication Critical patent/CN114606413B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/056—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B22F10/64—Treatment of workpieces or articles after build-up by thermal means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/0824—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid with a specific atomising fluid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明涉及一种增材制造用高温合金及其用途，所述高温合金以质量百分含量计包括：Co 11‑25％，Cr 9.4‑10％，W 10‑12％，Mo 0.5‑1％，Al 5.5‑6％，Ti 0.5‑0.8％，Ta 3.6‑5％，Zr 0.02‑0.08，Hf 1.2‑1.6％，C≤0.04％，B≤0.01％，Si≤0.3％，余量为Ni及不可避免的杂质；其中，Al+0.5Ti+0.15Ta≤6.7％；所述高温合金中γ′相的体积分数≥65％。解决了目前高温合金采用增材制造时存在的成型性差及耐热性能不达标，易产生孔洞、裂纹等缺陷的问题。

Description

一种增材制造用高温合金及其用途
技术领域
本发明涉及增材制造领域，具体涉及一种增材制造用高温合金及其用途。
背景技术
目前，镍基高温合金在540-1000℃温度区间内拥有优异的拉伸强度、抗蠕变性能、抗疲劳性能和抗氧化性能，是航空发动机、燃气轮机等核心部件中关键高温部件的必选材料。
如CN111155021A公开了高温合金锭坯及其制备方法和高温合金制件，该高温合金锭坯中含有C元素、Co元素、Cr元素、W元素、Mo元素、Ti元素、Al元素、B元素、Zr元素、Nb元素、Ta元素、Fe元素和Ni元素；在所述锭坯的纵向截面的二分之一半径处，所述锭坯的柱状晶粒的轴向取向偏离度≤ 20°，所述锭坯的平均二次枝晶臂间距为50-150μm，所述锭坯的一次碳化物析出相的平均尺寸为1-10μm；以及，在所述锭坯的纵向截面的中心处，所述锭坯中无等轴晶粒。该高温合金锭坯元素偏析程度小，枝晶间析出相少，且析出的一次碳化物尺寸较小，具有较好的成分组织均匀性。
然而，采用传统铸造、热变形、粉末冶金等工艺制备高温合金制件，生产流程长，技术控制难度大，后续加工余料多、加工困难等问题。以传统铸造工艺为例，要制备一个尺寸、性能达标的铸件，需要经历金属熔炼、模型制造、浇注凝固和脱模清理等复杂过程，任意环节的操作不当都会引起开裂、尺寸不达标等缺陷，造成产品报废。
目前，有研究提出了采用增材制造来替代传统的制备方法，在制备结构复杂的高温合金制件具有明显的优势，它不需要模具、出产工艺简单，可以实现自动化生产，工艺环节可控。
如CN107774997A公开了一种镍基定向高温合金激光定向增材方法，适用于复杂结构的定向高温合金零件激光快速定向生长，解决由于磨损造成零件失效的问题。采用Ni-Cr-Mo、Ni-Cr-Nb和Co-Cr-Ni三种粉末，在真空手套箱中用同步送粉方法进行激光沉积，沉积过程中用保护气体覆盖激光沉积作用区，同时采用液氮连续冷却的方法冷却沉积平台增大沉积层冷却的温度梯度，可实现镍基定向高温合金快速定向增材，从而达到零件尺寸的恢复。该方法沉积过程采用自动化控制，效率高；沉积枝晶组织定向性良好，致密均匀，热影响区窄且无热裂纹产生，沉积层与基体的焊接抗拉性能达到基体性能80％以上。
但是，由于当前镍基高温合金的成分复杂，该种合金在增材制造过程中存在容易产生孔洞、裂纹等缺陷，成型性差及耐热性能不达标的问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种增材制造用高温合金及其用途，以解决目前高温合金采用增材制造时存在的成型性差及耐热性能不达标，易产生孔洞、裂纹等缺陷的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本申请提供了一种增材制造用高温合金，所述高温合金以质量百分含量计包括：
Co 11-25％，Cr 9.4-10％，W 10-12％，Mo 0.5-1％，Al 5.5-6％，Ti 0.5-0.8％，Ta 3.6-5％，Zr 0.02-0.08，Hf 1.2-1.6％，C≤0.04％，B≤0.01％，Si≤0.3％，余量为Ni及不可避免的杂质；
其中，Al+0.5Ti+0.15Ta≤6.7％；所述高温合金中γ′相的体积分数≥65％。
本发明提供的技术方案通过对高温合金成分的设计，有效的提升了合金的可成形性和力学性能。如增加W、Mo等元素的含量提升高温合金在增材制造中的成形性，通过控制C、B等晶界元素来降低合金在凝固过程中的晶界开裂的风险，还通过Si、Zr元素实现凝固过程中的晶粒细化，达到抗裂和晶界强化的双重效果。采用特定Al、Ti、Ta的组成设计使得进一步提升沉淀强化效果。调整Co元素的含量降低合金的堆垛层错能，提高合金的抗应变(位错吸收)能力，从而最终通过利用各元素间的协同耦合效果来实现高温合金的耐高温性能及力学性能的提升。
本发明中，所述高温合金可以通过氩气雾化工艺或旋转电极雾化工艺等粉末冶金工艺进行制备得到。
本发明中，所述高温合金中Co以质量百分含量计为11-25％，例如可以是 11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、 23％、24％或25％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述高温合金中Cr以质量百分含量计为9.4-10％，例如可以是 9.4％、9.5％、9.6％、9.7％、9.8％、9.9％或10％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述高温合金中W以质量百分含量计为10-12％，例如可以是 10％、10.2％、10.4％、10.6％、10.8％、11％、11.2％、11.4％、11.6％、11.8％或 12％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述高温合金中Mo以质量百分含量计为0.5-1％，例如可以是 0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述高温合金中Al以质量百分含量计为5.5-6％，例如可以是5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％或6％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述高温合金中Ti以质量百分含量计为0.5-0.8％，例如可以是0.5％、0.52％、0.54％、0.56％、0.58％、0.6％、0.62％、0.64％、0.66％、0.68％、 0.7％、0.72％、0.74％、0.76％、0.78％或0.8％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述高温合金中Ta以质量百分含量计为3.6-5％，例如可以是 3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、 4.8％、4.9％或5％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述高温合金中Zr以质量百分含量计为0.02-0.08％，例如可以是0.02％、0.022％、0.024％、0.026％、0.028％、0.03％、0.032％、0.034％、0.036％、0.038％、0.04％、0.042％、0.044％、0.046％、0.048％、0.05％、0.052％、0.054％、0.056％、0.058％、0.06％、0.062％、0.064％、0.066％、0.068％、0.07％、0.072％、0.074％、0.076％、0.078％或0.08％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述高温合金中Hf以质量百分含量计为1.2-1.6％，例如可以是1.2％、1.22％、1.24％、1.26％、1.28％、1.3％、1.32％、1.34％、1.36％、1.38％、 1.4％、1.42％、1.44％、1.46％、1.48％、1.5％、1.52％、1.54％、1.56％、1.58％或1.6％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述高温合金中C以质量百分含量计≤0.04％，例如可以是 0.04％、0.03％、0.02％、0.01％、0.005％或0.001％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述高温合金中B以质量百分含量计≤0.01％，例如可以是 0.01％、0.009％、0.008％、0.007％、0.006％、0.005％、0.004％、0.003％、0.002％或0.001％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述高温合金中Si以质量百分含量计≤0.3％，例如可以是0.3％、0.28％、0.26％、0.24％、0.22％、0.2％、0.18％、0.16％、0.14％、0.12％、0.1％、 0.05％或0.01％等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述高温合金以质量百分含量计包括：
Co 11-20％，Cr 9.8-10％，W 11.5-12％，Mo 0.5-0.7％，Al 5.5-5.7％，Ti 0.6-0.8％，Ta 4-5％，Zr 0.042-0.055，Hf 1.4-1.6％，C≤0.04％，B≤0.01％，Si ≤0.3％，余量为Ni及不可避免的杂质。
第二方面，本申请提供了一种电子束粉末床熔融金属增材制造的方法，所述方法包括如下步骤：
以第一方面所述高温合金为原料采用电子束熔融进行增材制造，之后进行热处理，得到目标产品。
本发明中，在改进高温合金原材料组成的基础上通过采用特定的增材制备方法，有助于进一步提升所得产品的性能，有助于本发明中前述高温合金性能的高效体现。即本发明中高温合金原料经过本申请中的方法制备为产品后可以使得产品具有更加优异的性能。
作为本发明优选的技术方案，所述增材制造中高温合金的粒度≤150μm， D50＝60-100μm。
本发明中，所述增材制造中高温合金的粒度≤150μm，例如可以是150μm、 140μm、130μm、120μm、110μm、100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、 40μm、30μm、20μm或10μm等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述电子束熔融的预热温度为900-1100℃，例如可以是900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃、 990℃、1000℃或1100℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述电子束熔融的加速电压为50-70kV，例如可以是50kV、51kV、 52kV、53kV、54kV、55kV、56kV、57kV、58kV、59kV、60kV、61kV、62kV、 63kV、64kV、65kV、66kV、67kV、68kV、69kV或70kV等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述电子束熔融的扫描速度为5-7m/s，例如可以是5m/s、5.1m/s、 5.2m/s、5.3m/s、5.4m/s、5.5m/s、5.6m/s、5.7m/s、5.8m/s、5.9m/s、6m/s、6.1m/s、 6.2m/s、6.3m/s、6.4m/s、6.5m/s、6.6m/s、6.7m/s、6.8m/s、6.9m/s或7m/s等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述电子束熔融的最大电流为16-20mA，例如可以是16mA、 16.5mA、17mA、17.5mA、18mA、18.5mA、19mA、19.5mA或20mA等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述电子束熔融的扫描间距为0.05-0.2mm，例如可以是0.05mm、 0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、 0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm或0.2mm等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述电子束熔融中高温合金的粉末床层厚度为60-100μm，例如可以是60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm或100μm等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述热处理包括依次进行的第一保温、第一冷却、第二保温、第二冷却、第三保温和第三冷却。
本发明，所述第一冷却、第二冷却、第三冷却的终点为合金的温度降低至室温即可，如≤30℃。
作为本发明优选的技术方案，所述第一保温的温度为1200-1250℃，例如可以是1200℃、1210℃、1220℃、1230℃、1240℃或1250℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一保温的保温时间为2-2.2h，例如可以是2h、2.02h、2.04h、2.06h、2.08h、2.1h、2.12h、2.14h、2.16h、2.18h或2.2h等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一冷却的终点为25-30℃，例如可以是25℃、26℃、27℃、 28℃、29℃或30℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述第二保温的温度为1100-1120℃，例如可以是1100℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、 1180℃、1190℃或1200℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二保温的时保温时间为4-4.2h，例如可以是4h、4.01h、4.02h、4.03h、4.04h、4.05h、4.06h、4.07h、4.08h、4.1h、4.12h、4.13h、4.14h、4.15h、 4.16h、4.17h、4.18h、4.19h或4.2h等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二冷却的终点为25-30℃例如可以是25℃、26℃、27℃、 28℃、29℃或30℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述第三保温的温度为860-880℃，例如可以是860℃、861℃、862℃、863℃、864℃、865℃、866℃、867℃、868℃、869℃、 870℃、871℃、872℃、873℃、874℃、875℃、876℃、877℃、878℃、879℃或880℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第三保温的保温时间为20-22h，例如可以是20h、20.2h、20.4h、20.6h、20.8h、21h、21.2h、21.4h、21.6h、21.8h或22h等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第三冷却的终点温度为25-30℃例如可以是25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃等，但不限于所列举数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，由于采用了特定的三段式热处理，有助于进一步提升所得产品的力学性能，使得增材产品在高温条件下具有更好的使用寿命。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：以第一方面所述高温合金为原料采用电子束熔融进行增材制造，之后进行热处理，得到目标产品；
所述增材制造中高温合金的粒度≤150μm，D50＝60-100μm；
所述电子束熔融的预热温度为900-1100℃；所述电子束熔融的加速电压为 50-70kV；所述电子束熔融的扫描速度为5-7m/s；所述电子束熔融的最大电流为 16-20mA；所述电子束熔融的扫描间距为0.05-0.2mm；所述电子束熔融中高温合金的粉末床层厚度为60-100μm；
所述热处理包括依次进行的第一保温、第一冷却、第二保温、第二冷却、第三保温和第三冷却；所述第一保温的温度为1200-1250℃；所述第一保温的保温时间为2-2.2h；所述第一冷却的终点为25-30℃；所述第二保温的温度为1100℃-1120℃；所述第二保温的时保温时间为4-4.2h；所述第二冷却的终点为 25-30℃；所述第三保温的温度为860-880℃；所述第三保温的保温时间为 20-22h；所述第三冷却的终点温度为25-30℃。
本发明中，所采用的高温合金粉末通过氩气雾化或旋转电极雾化等制粉技术得到。
本发明中，热处理后还可以对合金材料进行机械加工或表面抛磨处理来进一步对材料的外形进行加工，但该加工过程不影响产品的最终性能。
与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过对高温合金组分的合理设计，提升了高温合金的耐热性能和力学性能，同时避免在增材制备过程中会产生孔洞等缺陷的问题，并具有良好的成形性。进一步地，通过改进增材制备的方法，采用特定的热处理工艺使得增材制造所得产品的性能可以实现进一步地的提升。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种增材制造用高温合金，所述高温合金以质量百分含量计包括：
Co 11％，Cr 9.5％，W 10％，Mo 0.6％，Al 5.5％，Ti 0.7％，Ta 4.9％，Zr0.02％， Hf 1.2％，C 0.03％，B 0.01％，Si 0.1％，余量为Ni及不可避免的杂质；
其中，Al+0.5Ti+0.15Ta为6.585％；所述高温合金中γ′相的体积分数为70％。采用氩气雾化工艺制备得到。
实施例2
本实施例提供一种增材制造用高温合金，所述高温合金以质量百分含量计包括：
Co 24％，Cr 9.5％，W 11％，Mo 0.9％，Al 5.9％，Ti 0.5％，Ta 3.6％，Zr 0.06，Hf 1.6％，C 0.04％，B 0.01％，Si 0.3％，余量为Ni及不可避免的杂质；
其中，Al+0.5Ti+0.15Ta为6.69％；所述高温合金中γ′相的体积分数为65％。采用旋转电极雾化工艺制备得到，相关参数：电极的合金棒料直径采用Φ50mm 或Φ75mm，转速为45000r/min。
实施例3
本实施例提供一种增材制造用高温合金，所述高温合金以质量百分含量计包括：
Co 22％，Cr 9.95％，W 11.7％，Mo 0.66％，Al 5.7％，Ti 0.6％，Ta 4％，Zr0.048％，Hf 1.5％，C 0.04％，B 0.01％，Si 0.3％，余量为Ni及不可避免的杂质；
其中，Al+0.5Ti+0.15Ta为6.6％，所述高温合金中γ′相的体积分数为64％。采用旋转电极雾化工艺制备得到，相关参数：电极的合金棒料直径采用Φ50mm 或Φ75mm，转速为45000r/min。
实施例4
与实施例1的区别仅在于所述高温合金通过传统的熔融-浇注工艺得到，即按配方将原料熔化，然后进行浇注并粉碎至所需粒度。
应用例1
本应用例提供一种高温合金增材制造的方法，以实施例1中的高温合金为原料采用电子束熔融进行增材制造，之后进行热处理，得到目标产品；
所述增材制造中高温合金的粒度≤120μm，D50＝80μm；
所述电子束熔融的预热温度为1000℃；所述电子束熔融的加速电压为60kV；所述电子束熔融的扫描速度为6m/s；所述电子束熔融的最大电流为 18mA；所述电子束熔融的扫描间距为0.12mm；所述电子束熔融中高温合金的粉末床层厚度为80μm；
所述热处理包括依次进行的第一保温、第一冷却、第二保温、第二冷却、第三保温和第三冷却；所述第一保温的温度为1220℃；所述第一保温的保温时间为2.1h；所述第一冷却的终点为25℃；所述第二保温的温度为1110℃；所述第二保温的时保温时间为4.1h；所述第二冷却的终点为30℃；所述第三保温的温度为870℃；所述第三保温的保温时间为21h；所述第三冷却的终点温度为 25℃。
所得增材的性能详见表1。
应用例2
本应用例提供一种高温合金增材制造的方法，以实施例2中的高温合金为原料采用电子束熔融进行增材制造，之后进行热处理，得到目标产品；
所述增材制造中高温合金的粒度≤130μm，D50＝100μm；
所述电子束熔融的预热温度为900℃；所述电子束熔融的加速电压为50kV；所述电子束熔融的扫描速度为7m/s；所述电子束熔融的最大电流为20mA；所述电子束熔融的扫描间距为0.2mm；所述电子束熔融中高温合金的粉末床层厚度为60μm；
所述热处理包括依次进行的第一保温、第一冷却、第二保温、第二冷却、第三保温和第三冷却；所述第一保温的温度为1250℃；所述第一保温的保温时间为2h；所述第一冷却的终点为30℃；所述第二保温的温度为1120℃；所述第二保温的时保温时间为4.2h；所述第二冷却的终点为30℃；所述第三保温的温度为860℃；所述第三保温的保温时间为20h；所述第三冷却的终点温度为25℃。
所得增材的性能详见表1。
应用例3
本应用例提供一种高温合金增材制造的方法，以实施例3中的高温合金为原料采用电子束熔融进行增材制造，之后进行热处理，得到目标产品；
所述增材制造中高温合金的粒度≤90μm，D50＝60μm；
所述电子束熔融的预热温度为1100℃；所述电子束熔融的加速电压为 70kV；所述电子束熔融的扫描速度为5m/s；所述电子束熔融的最大电流为 16mA；所述电子束熔融的扫描间距为0.05mm；所述电子束熔融中高温合金的粉末床层厚度为100μm；
所述热处理包括依次进行的第一保温、第一冷却、第二保温、第二冷却、第三保温和第三冷却；所述第一保温的温度为1200℃；所述第一保温的保温时间为2.2h；所述第一冷却的终点为25℃；所述第二保温的温度为1100℃；所述第二保温的时保温时间为4h；所述第二冷却的终点为25℃；所述第三保温的温度为880℃；所述第三保温的保温时间为22h；所述第三冷却的终点温度为25℃。
所得增材的性能详见表1。
应用例4
与应用例1的区别仅在于高温合金粉末中C元素的含量提升至0.1％，增加的量用Ni取代。所得增材的性能详见表1。
应用例5
与应用例1的区别仅在于高温合金粉末中Ta元素的含量降低至3％，降低的量用Ni取代。所得增材的性能详见表1。
应用例6
与应用例1的区别仅在于高温合金粉末中添加有0.003％的镁元素，用Ni 元素进行取代。所得增材的性能详见表1。
应用例7
与应用例1的区别仅在于高温合金粉末中Al为5.7％，Ti为0.8％，Ta为 5％，即Al+0.5Ti+0.15Ta为6.85％＞6.7％。所得增材的性能详见表1。
应用例8
与应用例1的区别仅在于高温合金粉末中Al为5.5％，Ti为0.7％，Ta为 4.9％，同时Al+0.5Ti+0.5Ta为8.3％＞6.7％。所得增材的性能详见表1。
应用例9
与应用例1的区别仅在于不进行热处理过程。所得增材的性能详见表1。
表1
Figure BDA0003552371570000131
本发明中拉伸性能的检测依据：室温拉伸性能依照GB/T 228.1-2021，高温拉伸实验依照GB/T 4338-1995，蠕变持久测试依照GBT2039-1997。
通过上述实施例和应用例的结果可知，本发明通过对高温合金组分的合理设计，提升了高温合金的耐热性能和力学性能，同时避免在增材制备过程中会产生孔洞等缺陷的问题，并具有良好的成形性。进一步地，通过改进增材制备的方法，采用特定的热处理工艺使得增材制造所得产品的性能可以实现进一步地的提升。
声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (21)

1.一种增材制造用高温合金，其特征在于，所述高温合金以质量百分含量计为：
Co 11-25％，Cr 9.4-10％，W 10-12％，Mo 0.5-1％，Al 5.5-6％，Ti 0.5-0.8％，Ta3.6-5％，Zr 0.02-0.08，Hf 1.2-1.6％，C≤0.04％，B≤0.01％，Si≤0.3％，余量为Ni及不可避免的杂质；
其中，Al+0.5Ti+0.15Ta≤6.7％，所述高温合金中γ′相的体积分数≥65％；
所述高温合金通过粉末冶金工艺进行制备得到，包括氩气雾化工艺或旋转电极雾化工艺。
2.如权利要求1所述高温合金，其特征在于，所述高温合金以质量百分含量计包括：
Co 11-20％，Cr 9.8-10％，W 11.5-12％，Mo 0.5-0.7％，Al 5.5-5.7％，Ti 0.6-0.8％，Ta 4-5％，Zr 0.042-0.055，Hf 1.4-1.6％，C≤0.04％，B≤0.01％，Si≤0.3％，余量为Ni及不可避免的杂质。
3.一种电子束粉末床熔融金属增材制造的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
以权利要求1或2所述高温合金为原料采用电子束熔融进行增材制造，之后进行热处理，得到目标产品。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述增材制造中高温合金的粒度≤150μm，D50＝60-100μm。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电子束熔融的预热温度为900-1100℃。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电子束熔融的加速电压为50-70kV。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电子束熔融的扫描速度为5-7m/s。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电子束熔融的最大电流为16-20mA。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电子束熔融的扫描间距为0.05-0.2mm。
10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电子束熔融中高温合金的粉末床层厚度为60-100μm。
11.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热处理包括依次进行的第一保温、第一冷却、第二保温、第二冷却、第三保温和第三冷却。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一保温的温度为1200-1250℃。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一保温的保温时间为2-2.2h。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一冷却的终点为25-30℃。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二保温的温度为1100-1120℃。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二保温的时保温时间为4-4.2h。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二冷却的终点为25-30℃。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第三保温的温度为860-880℃。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第三保温的保温时间为20-22h。
20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第三冷却的终点温度为25-30℃。
21.如权利要求3-20任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
以权利要求1或2所述高温合金为原料采用电子束熔融进行增材制造，之后进行热处理，得到目标产品；
所述增材制造中高温合金的粒度≤150μm，D50＝60-100μm；
所述电子束熔融的预热温度为900-1100℃；所述电子束熔融的加速电压为50-70kV；所述电子束熔融的扫描速度为5-7m/s；所述电子束熔融的最大电流为16-20mA；所述电子束熔融的扫描间距为0.05-0.2mm；所述电子束熔融中高温合金的粉末床层厚度为60-100μm；
所述热处理包括依次进行的第一保温、第一冷却、第二保温、第二冷却、第三保温和第三冷却；所述第一保温的温度为1200-1250℃；所述第一保温的保温时间为2-2.2h；所述第一冷却的终点为25-30℃；所述第二保温的温度为1100-1120℃；所述第二保温的时保温时间为4-4.2h；所述第二冷却的终点为25-30℃；所述第三保温的温度为860-880℃；所述第三保温的保温时间为20-22h；所述第三冷却的终点温度为25-30℃。
CN202210267399.4A 2022-03-17 2022-03-17 一种增材制造用高温合金及其用途 Active CN114606413B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210267399.4A CN114606413B (zh) 2022-03-17 2022-03-17 一种增材制造用高温合金及其用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210267399.4A CN114606413B (zh) 2022-03-17 2022-03-17 一种增材制造用高温合金及其用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114606413A CN114606413A (zh) 2022-06-10
CN114606413B true CN114606413B (zh) 2023-02-21

Family

ID=81865659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210267399.4A Active CN114606413B (zh) 2022-03-17 2022-03-17 一种增材制造用高温合金及其用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114606413B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115247236B (zh) * 2022-06-24 2023-05-02 华南理工大学 一种具有双程记忆效应NiTiHf高温形状记忆合金及其4D打印方法与应用
CN114934211B (zh) * 2022-07-21 2022-10-25 北京钢研高纳科技股份有限公司 镍基高温合金、镍基高温合金粉末和镍基高温合金构件
CN115821116B (zh) * 2022-11-28 2024-06-28 中国科学院金属研究所 一种增材制造镍基高温合金及其制备方法
CN118595672B (zh) * 2024-06-24 2025-01-28 江苏新恒基特种装备股份有限公司 一种铁基高温合金、铁基高温合金焊丝、增材制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802934A (en) * 1985-11-18 1989-02-07 Hitachi Metals, Ltd. Single-crystal Ni-based super-heat-resistant alloy
CN102031419A (zh) * 2009-09-30 2011-04-27 通用电气公司 镍基超合金及制品
CN111440967A (zh) * 2020-05-08 2020-07-24 中国科学院金属研究所 一种高热稳定性高强度无Re镍基单晶高温合金及其制备工艺
CN113265564A (zh) * 2021-05-06 2021-08-17 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 一种长时稳定性好的高温合金及其制备方法
CN113897516A (zh) * 2021-09-29 2022-01-07 广州赛隆增材制造有限责任公司 镍基高温合金及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802934A (en) * 1985-11-18 1989-02-07 Hitachi Metals, Ltd. Single-crystal Ni-based super-heat-resistant alloy
CN102031419A (zh) * 2009-09-30 2011-04-27 通用电气公司 镍基超合金及制品
CN111440967A (zh) * 2020-05-08 2020-07-24 中国科学院金属研究所 一种高热稳定性高强度无Re镍基单晶高温合金及其制备工艺
CN113265564A (zh) * 2021-05-06 2021-08-17 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 一种长时稳定性好的高温合金及其制备方法
CN113897516A (zh) * 2021-09-29 2022-01-07 广州赛隆增材制造有限责任公司 镍基高温合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114606413A (zh) 2022-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114606413B (zh) 一种增材制造用高温合金及其用途
JP7368641B2 (ja) ニッケル基高温合金、その製造方法、部品および使用
CN107747019B (zh) 一种Ni-Co-Cr-Al-W-Ta-Mo系高熵高温合金及其制备方法
US20240123502A1 (en) Titanium alloy powder for selective laser melting 3d printing, selective laser melted titanium alloy and preparation thereof
CN104674103A (zh) 一种CrFeCoNiNbx高熵合金及其制备方法
CN113020598B (zh) 一种选区激光熔化成形镍基高温合金及其制备方法
US20230392234A1 (en) High-Temperature Alloy Having Low Stacking Fault Energy, Structural Member And Application Thereof
CN116287871B (zh) 一种650℃用镍基高温合金及其增材制造方法
CN115418544A (zh) 一种析出型强化高熵高温合金及其制备方法
CN109706346A (zh) 一种镍基高温合金及由合金形成的物品
CN104818418A (zh) 一种多主元Laves基金属间化合物及其制备方法
CN106903294B (zh) 一种低成本非晶合金件的制备方法及低成本非晶合金件
CN104630569A (zh) 一种含高温有序γ`强化相的Co-V基高温合金及其制备方法
CN113652591A (zh) 兼具高比强度、高塑性和高韧性的富Ti高熵合金及其制备
CN114737072B (zh) 一种k417g镍基高温合金精炼制备以及成型方法
CN115074580A (zh) Ni2Al3-TiC高温合金细化剂及制备方法和应用
CN114657439A (zh) 一种具有良好室温塑性的难熔高熵合金及其制备方法
US11306372B2 (en) Cobalt-based alloy powder, cobalt-based alloy sintered body, and method for producing cobalt-based alloy sintered body
CN111101043B (zh) 一种激光增材制造的CrMoVNbAl高熵合金及其成形工艺
WO2024119780A1 (zh) 一种增材制造用高温合金及其增材制造方法
CN118186252A (zh) 一种纳米孪晶强化TiAl基合金及其制备方法
CN114703436B (zh) 一种提高定向凝固钛铝合金高温性能的合金化方法及制备的钛铝合金
CN102560212B (zh) 一种高塑性超高温铌基定向合金及其制备方法
CN114807646B (zh) 镍基合金板坯及其制备方法
CN116949320A (zh) 一种3d打印用高温合金粉末、制备方法及打印方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant