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一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510967740.7

申請日:

2015.12.18

公開號:

CN105537587A

公開日:

2016.05.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):B22F 3/105申請日:20151218|||公開
IPC分類號: B22F3/105; B22F3/24; C22C19/05; C22C32/00; B33Y10/00(2015.01)I; B33Y70/00(2015.01)I 主分類號: B22F3/105
申請人: 紹興文理學院
發明人: 吳繼華; 張新華; 閆慶軍; 何紹木; 閆書恒
地址: 312000 浙江省紹興市環城西路508號
優先權:
專利代理機構: 北京京萬通知識產權代理有限公司 11440 代理人: 萬學堂
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510967740.7

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.02.27|||2016.06.01|||2016.05.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法,包括以下步驟:鎳基合金粉末進行混合形成所需3D打印用粉末;對3D打印機的激光功率選擇200W,進行預熱;混合好的粉末經過鋪平輥壓裝置按厚度為30μm至40μm逐層送粉,輥壓壓力設定為20MPa至30MPa;將3D打印機的激光功率選擇200W,掃描速度設定為400mm/s至500mm/s,進行選擇性激光熔化,逐層燒結材料,生成零件成品;將零件成品進行三次加熱保溫制成最終成品。它通過材料成分中加入能進行晶須增韌的SiC粉末,提高成品的韌性,通過3D金屬打印機的預熱,然后進行三次加熱保溫可以有效的抑制選擇性激光熔化過程中裂紋的產生。

權利要求書

1.一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法,包括以下步
驟:
(1)、鎳基合金粉末進行混合形成所需3D打印用粉末;
(2)、對3D打印機的激光功率選擇200W,掃描速度設定為800mm/s
至1000mm/s,進行預熱;
(3)、步驟(1)中混合好的粉末經過鋪平輥壓裝置按厚度為30μm
至40μm逐層送粉,輥壓壓力設定為20MPa至30MPa;
(4)、將3D打印機的激光功率選擇200W,掃描速度設定為400mm/s
至500mm/s,進行選擇性激光熔化,逐層燒結材料,生成零件成品;
(5)、選擇性激光熔化過程完結后,吹走多余粉末,移除零件導
熱支撐架;
(6)、將步驟(5)中的零件成品進行三次加熱保溫制成最終成品。
2.根據權利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂
紋的方法,其特征在于:所述步驟(1)中的鎳基合金粉末顆粒的尺
寸范圍在15-40μm。
3.根據權利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂
紋的方法,其特征在于:所述步驟(1)中的鎳基合金的組分構成:(wt%)
成分為:Cr:14;Fe:26;Mo:2.8;Nd:4.8;Ti:0.6;V:0.2;Al:0.2;
C:0.02;SiC:3;其余為Ni;加入的SiC純度為99%,顆粒尺寸小于
5μm。
4.根據權利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂
紋的方法,其特征在于:所述步驟(6)中的三次加熱保溫過程為:
第一次,把零件放入加熱爐加熱至1180℃至1200℃,保溫2至3小
時,隨爐冷卻至室溫;第二次為將第一次加熱保溫后的產品繼續加熱
到980℃至1100℃,保溫2至3小時,然后隨爐冷卻至室溫;第三
次為將第二次加熱保溫后的產品繼續加熱到780℃至900℃,保溫8
至10小時,空氣冷卻至室溫。
5.根據權利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂
紋的方法,其特征在于:所述步驟(2)中3D打印機的激光功率選擇
200W,掃描速度設定為800mm/s,進行預熱。
6.根據權利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂
紋的方法,其特征在于:所述步驟(3)中將步驟(1)中混合好的粉
末經過鋪平輥壓裝置按厚度為30μm逐層送粉,輥壓壓力設定為
20MPa。
7.根據權利要求1所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂
紋的方法,其特征在于:所述步驟(4)中將3D打印機的激光功率選
擇200W,掃描速度設定為400mm/s。
8.根據權利要求4所述的一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂
紋的方法,其特征在于:所述三次加熱保溫過程中,第一次是把零件
放入加熱爐加熱至1180℃,保溫2小時,隨爐冷卻至室溫;第二次
為將第一次加熱保溫后的產品繼續加熱到980℃,保溫2小時,然
后隨爐冷卻至室溫;第三次為將第二次加熱保溫后的產品繼續加熱到
780℃,保溫8小時,空氣冷卻至室溫。

說明書

一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法

技術領域:

本發明涉及3D打印技術領域,更具體的說涉及一種消除鎳基合
金選擇性激光熔化裂紋方法。

背景技術:

常規的加工方法如切削技術均是采用減少材料來獲得零件結構
和尺寸的方法,材料的利用率一般都在30%以下。近年來發展的3D
打印技術,該方法的材料利用率最高可達90%,而且沒有刀具的磨損
消耗,是未來綠色制造的主要發展技術之一。目前應用最為廣泛的3D
打印技術主要有選擇性激光熔化法(SLM)。采用選擇性激光熔化法加
工鎳基合金零件的過程中,生的零件材料微觀結構中經常出現微裂
紋,裂紋的存在和發展會嚴重影響零件的強度、硬度和韌性。

發明內容:

本發明的目的是克服現有技術的不足,提供一種消除鎳基合金選
擇性激光融化裂紋的方法,它通過材料成分中加入能進行晶須增韌的
SiC粉末,提高成品的韌性,通過3D金屬打印機的預熱,然后進行三次
加熱保溫可以有效的抑制選擇性激光熔化過程中裂紋的產生,有效地
提高零件的強度和韌性。

本發明解決所述技術問題的方案是:

一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法,包括以下步驟:

(1)、鎳基合金粉末進行混合形成所需3D打印用粉末;

(2)、對3D打印機的激光功率選擇200W,掃描速度設定為800mm/s
至1000mm/s,進行預熱;

(3)、步驟(1)中混合好的粉末經過鋪平輥壓裝置按厚度為30μm
至40μm逐層送粉,輥壓壓力設定為20MPa至30MPa;

(4)、將3D打印機的激光功率選擇200W,掃描速度設定為400mm/s
至500mm/s,進行選擇性激光熔化,逐層燒結材料,生成零件成品;

(5)、選擇性激光熔化過程完結后,吹走多余粉末,移除零件導
熱支撐架;

(6)、將步驟(5)中的零件成品進行三次加熱保溫制成最終成品。

所述步驟(1)中的鎳基合金粉末顆粒的尺寸范圍在15-40μm。

所述步驟(1)中的鎳基合金的組分構成:(wt%)成分為:Cr:14;
Fe:26;Mo:2.8;Nd:4.8;Ti:0.6;V:0.2;Al:0.2;C:0.02;
SiC:3;其余為Ni;加入的SiC純度為99%,顆粒尺寸小于5μm。

所述步驟(6)中的三次加熱保溫過程為:第一次,把零件放入
加熱爐加熱至1180℃至1200℃,保溫2至3小時,隨爐冷卻至室溫;
第二次為將第一次加熱保溫后的產品繼續加熱到980℃至1100℃,
保溫2至3小時,然后隨爐冷卻至室溫;第三次為將第二次加熱保溫
后的產品繼續加熱到780℃至900℃,保溫8至10小時,空氣冷卻
至室溫。

所述步驟(2)中3D打印機的激光功率選擇200W,掃描速度設
定為800mm/s,進行預熱。

所述步驟(3)中將步驟(1)中混合好的粉末經過鋪平輥壓裝置
按厚度為30μm逐層送粉,輥壓壓力設定為20MPa。

所述步驟(4)中將3D打印機的激光功率選擇200W,掃描速度
設定為400mm/s。

所述三次加熱保溫過程中,第一次是把零件放入加熱爐加熱至
1180℃,保溫2小時,隨爐冷卻至室溫;第二次為將第一次加熱保
溫后的產品繼續加熱到980℃,保溫2小時,然后隨爐冷卻至室溫;
第三次為將第二次加熱保溫后的產品繼續加熱到780℃,保溫8小
時,空氣冷卻至室溫。

本發明的突出效果是:

與現有技術相比,它通過材料成分中加入能進行晶須增韌的SiC
粉末,提高成品的韌性,通過3D金屬打印機的預熱,然后進行三次加
熱保溫可以有效的抑制選擇性激光熔化過程中裂紋的產生,有效地提
高零件的強度和韌性。

具體實施方式:

實施例1,一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法,包括
以下步驟:

(1)、鎳基合金粉末進行混合形成所需3D打印用粉末;

(2)、對3D打印機的激光功率選擇200W,掃描速度設定為
1000mm/s,進行預熱;

(3)、步驟(1)中混合好的粉末經過鋪平輥壓裝置按厚度為40μm
逐層送粉,輥壓壓力設定為30MPa;

(4)、將3D打印機的激光功率選擇200W,掃描速度設定為
500mm/s,進行選擇性激光熔化,逐層燒結材料,生成零件成品;

(5)、選擇性激光熔化過程完結后,吹走多余粉末,移除零件導
熱支撐架;

(6)、將步驟(5)中的零件成品進行三次加熱保溫制成最終成品。

所述步驟(1)中的鎳基合金粉末顆粒的尺寸范圍在15-40μm。

所述步驟(1)中的鎳基合金的組分構成:(wt%)成分為:Cr:14;
Fe:26;Mo:2.8;Nd:4.8;Ti:0.6;V:0.2;Al:0.2;C:0.02;
SiC:3;其余為Ni;加入的SiC純度為99%,顆粒尺寸小于5μm。

所述步驟(6)中的三次加熱保溫過程為:第一次,把零件放入
加熱爐加熱至1200℃,保溫3小時,隨爐冷卻至室溫;第二次為將
第一次加熱保溫后的產品繼續加熱到1100℃,保溫3小時,然后隨
爐冷卻至室溫;第三次為將第二次加熱保溫后的產品繼續加熱到
900℃,保溫10小時,空氣冷卻至室溫。

實施例2:一種消除鎳基合金選擇性激光融化裂紋的方法,包括
以下步驟:

(1)、鎳基合金粉末進行混合形成所需3D打印用粉末;

(2)、對3D打印機的激光功率選擇200W,掃描速度設定為
800mm/s,進行預熱;

(3)、步驟(1)中混合好的粉末經過鋪平輥壓裝置按厚度為30μm
逐層送粉,輥壓壓力設定為20MPa;

(4)、將3D打印機的激光功率選擇200W,掃描速度設定為
400mm/s,進行選擇性激光熔化,逐層燒結材料,生成零件成品;

(5)、選擇性激光熔化過程完結后,吹走多余粉末,移除零件導
熱支撐架;

(6)、將步驟(5)中的零件成品進行三次加熱保溫制成最終成品。

所述步驟(6)中的三次加熱保溫過程為:第一次,把零件放入
加熱爐加熱至1180℃,保溫2小時,隨爐冷卻至室溫;第二次為將
第一次加熱保溫后的產品繼續加熱到980℃,保溫2小時,然后隨
爐冷卻至室溫;第三次為將第二次加熱保溫后的產品繼續加熱到
780℃,保溫8小時,空氣冷卻至室溫。

其余同實施例1。

以上實施例中,經過實施后以實施例2為優選。

本原理是通過對3D打印機進行預熱,從而保證后續進行3D打印
時熔化和和燒結時更加均勻,防止產生裂紋,同時,在將完成的產品
進行三次加熱保溫(即三次加熱強效均勻化),使得產品的外表和內
部受熱均勻,從而將一些具有裂紋處進行融合,從而消除裂紋的產生,
其效果高,大大提高成品率和產品的強度。而且它通過材料成分中加
入能進行晶須增韌的SiC粉末,提高成品的韌性,

最后,以上實施方式僅用于說明本發明,而并非對本發明的限制,
有關技術領域的普通技術人員,在不脫離本發明的精神和范圍的情況
下,還可以做出各種變化和變型,因此所有等同的技術方案也屬于
本發明的范疇,本發明的專利保護范圍應由權利要求限定。

關 鍵 詞:
一種 消除 合金 選擇性 激光 融化 裂紋 方法
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