本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)：

鎳基高溫合金自發(fā)明以來就獲得了較為廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍主要包括各種工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)和核反應(yīng)堆中的熱端部件，如渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤以及燃燒室。隨著工業(yè)的發(fā)展，高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的需求日益擴(kuò)大，渦輪入口處溫度不斷提高，因此對(duì)涉及到鎳基高溫合金的零部件的綜合力學(xué)性能提出了更高要求。為了滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展需求，需不斷提高鎳基高溫合金的承溫能力，這就要求不斷發(fā)展和改善高溫合金的成分和加工工藝，并隨之促使了高溫合金的快速發(fā)展。

傳統(tǒng)的鎳基合金成形方法有鑄造、粉末冶金和精密加工等方法，但上述方法生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)成本高。對(duì)于復(fù)雜零件的成形，多采用精密鑄造的方法，但母模的制造周期長，且采用此方法制造的復(fù)雜零件成品率較低。為了獲得性能、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鎳基合金零件，增材制造方法成為一種很具潛力的方法。

為了制備綜合力學(xué)性能好的鎳基高溫合金，本專利通過向inconel625合金中添加tic粉末，從而制備顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，能夠提高鎳基合金的高溫性能、強(qiáng)度、硬度和耐磨性等綜合力學(xué)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法，用于提高inconel625的高溫性能、強(qiáng)度、硬度和耐磨性等綜合力學(xué)性能。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，包括如下步驟：

步驟1、按照重量份數(shù)分別稱量1～4份的inconel625合金粉、96～99份的tic粉，待用；

步驟2、將稱量好的inconel625合金粉和tic粉置于球磨罐后鎖緊球磨罐，將球磨罐靜置后抽真空，然后通入高純度氬氣；

步驟3、將球磨罐放入低溫行星球磨機(jī)中進(jìn)行混粉，混粉過程中對(duì)球磨罐進(jìn)行空冷降溫；

步驟4、將球磨罐取出，放入真空手套箱中取出復(fù)合粉末，將復(fù)合粉末放入干燥箱中干燥，干燥后的復(fù)合粉末待用；

步驟5、在選擇性激光熔化成形機(jī)器的控制計(jì)算機(jī)中進(jìn)行三維模型切片和分層處理，并在選擇性激光熔化成形機(jī)器的控制計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存激光掃描路徑；

步驟6、將步驟4中制備的復(fù)合粉末放入選擇性激光熔化成形機(jī)器的儲(chǔ)粉缸中；

步驟7、開啟選擇性激光熔化成形機(jī)器，設(shè)置激光熔化成形工藝參數(shù)，在基板上逐層的固化粉末，得到選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料工件。

本發(fā)明所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟1中所述的inconel625粉的直徑為45～90μm，tic粉的直徑為5～8μm。

本發(fā)明所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟2中靜置時(shí)間為5～15min。

本發(fā)明所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟3中球磨過程中球磨轉(zhuǎn)速為100～300r/s，球磨時(shí)間為6～10h。

本發(fā)明所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟3中，所述的空冷溫度恒定在5～15℃?？绽浣禍夭捎每绽溲b置實(shí)現(xiàn)，空冷裝置型號(hào)為xqm-6。

本發(fā)明所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟4中干燥箱干燥時(shí)間1～2h。

本發(fā)明所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟5中所述的激光掃描路徑采用分組變相的掃描方式，相鄰的層之間掃描方向相互垂直。

本發(fā)明所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟7中激光熔化成形工藝參數(shù)為激光功率100～500w，掃描速度800～2000mm/s，加工層厚0.03～0.05，掃描間距0.04～0.10mm。

本發(fā)明所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟7中所述的基板為45號(hào)鋼。

本發(fā)明所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，設(shè)備簡單，并且生產(chǎn)工序少，成本低，易于在生產(chǎn)實(shí)踐中推廣。

本發(fā)明制備選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的激光掃描路徑為掃描方式采用逐層交替掃描的方式，即每層的掃描方向都與相鄰層相互垂直。

本發(fā)明通過所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法制備的材料，其塑性可提高20％以上，屈服強(qiáng)度提高15％以上，高溫氧化性能提高10％以上。。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制備選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的流程圖；

圖2是本發(fā)明制備選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的激光掃描路徑；

圖3是選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料成形件上表面的100倍金相照片；

圖4是選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料成形件側(cè)面的100倍金相照片。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：

一種選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，包括如下步驟：

步驟1、按照重量份數(shù)分別稱量2.5份的inconel625合金粉、97.5份的tic粉，待用；

步驟2、將稱量好的inconel625合金粉和tic粉置于球磨罐后鎖緊球磨罐，將球磨罐靜置后抽真空，然后通入高純度氬氣；

步驟3、將球磨罐放入低溫行星球磨機(jī)中進(jìn)行混粉，混粉過程中對(duì)球磨罐進(jìn)行空冷降溫；

步驟4、將球磨罐取出，放入真空手套箱中取出復(fù)合粉末，將復(fù)合粉末放入干燥箱中干燥，干燥后的復(fù)合粉末待用；

步驟5、在選擇性激光熔化成形機(jī)器的控制計(jì)算機(jī)中進(jìn)行三維模型切片和分層處理，并在選擇性激光熔化成形機(jī)器的控制計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存激光掃描路徑；

步驟6、將步驟4中制備的復(fù)合粉末放入選擇性激光熔化成形機(jī)器的儲(chǔ)粉缸中；

步驟7、開啟選擇性激光熔化成形機(jī)器，設(shè)置激光熔化成形工藝參數(shù)，在基板上逐層的固化粉末，得到選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料工件。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟1中所述的inconel625粉的直徑為45μm，tic粉的直徑為5μm。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟2中靜置時(shí)間為10min。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟3中球磨過程中球磨轉(zhuǎn)速為200r/s，球磨時(shí)間為8h。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟3中，所述的空冷裝置型號(hào)為xqm-6，空冷溫度恒定在10℃。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟4中干燥箱干燥時(shí)間1h。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟5中所述的激光掃描路徑采用分組變相的掃描方式，相鄰的層之間掃描方向相互垂直。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟7中激光熔化成形工藝參數(shù)為激光功率200w，掃描速度1000mm/s，加工層厚0.03，掃描間距0.04mm。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟7中所述的基板為45號(hào)鋼。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，最終獲得的材料抗拉強(qiáng)度為1079.5mpa，屈服強(qiáng)度為649.6mpa，延伸率為19.8％。

具體實(shí)施方式二：

一種選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，包括如下步驟：

步驟1、按照重量份數(shù)分別稱量3份的inconel625合金粉、97份的tic粉，待用；

步驟2、將稱量好的inconel625合金粉和tic粉置于球磨罐后鎖緊球磨罐，將球磨罐靜置后抽真空，然后通入高純度氬氣；

步驟3、將球磨罐放入低溫行星球磨機(jī)中進(jìn)行混粉，混粉過程中對(duì)球磨罐進(jìn)行空冷裝置降溫；

步驟4、將球磨罐取出，放入真空手套箱中取出復(fù)合粉末，將復(fù)合粉末放入干燥箱中干燥，干燥后的復(fù)合粉末待用；

步驟5、在選擇性激光熔化成形機(jī)器的控制計(jì)算機(jī)中進(jìn)行三維模型切片和分層處理，并在選擇性激光熔化成形機(jī)器的控制計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存激光掃描路徑；

步驟6、將步驟4中制備的復(fù)合粉末放入選擇性激光熔化成形機(jī)器的儲(chǔ)粉缸中；

步驟7、開啟選擇性激光熔化成形機(jī)器，設(shè)置激光熔化成形工藝參數(shù)，在基板上逐層的固化粉末，得到選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料工件。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟1中所述的inconel625粉的直徑為45μm，tic粉的直徑為5μm。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟2中靜置時(shí)間為10min。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟3中球磨過程中球磨轉(zhuǎn)速為200r/s，球磨時(shí)間為8h。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟3中，所述的空冷裝置型號(hào)為xqm-6，空冷溫度恒定在10℃。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟4中干燥箱干燥時(shí)間1h。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟5中所述的激光掃描路徑采用分組變相的掃描方式，相鄰的層之間掃描方向相互垂直。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟7中激光熔化成形工藝參數(shù)為激光功率180w，掃描速度800mm/s，加工層厚0.03，掃描間距0.06mm。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，步驟7中所述的基板為45號(hào)鋼。

本實(shí)施方式所述的選擇性激光熔化成形法制備tic增強(qiáng)的鎳基復(fù)合材料的方法，最終獲得的材料抗拉強(qiáng)度為998.5mpa，屈服強(qiáng)度為599.6mpa，延伸率為18.8％。