激光增材制造镍基合金过程中抑制Laves相析出的方法与流程

技术特征：
1.一种激光增材制造镍基合金过程中抑制laves相析出的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤一：将镍基高温合金制成的基材作为试样放置在具有冷却装置(1)的工作台上，打开冷却装置(1)，冷却装置(1)对基体(2)的下端进行冷却，最大程度缓解激光成形制造初期过程中的热量累积；步骤二：将同步抑制装置安装好，所述同步抑制装置包括气瓶组(5)、循环液冷装置(4)、气冷阀门(6)和喷嘴气冷装置(7)，所述气瓶组(5)通过管道连接循环液冷装置(4)并为循环液冷装置(4)供气，循环液冷装置(4)通过管道连接喷嘴气冷装置(7)，循环液冷装置(4)为喷嘴气冷装置(7)提供冷却气体，气冷阀门(6)设置在循环液冷装置(4)的出口并控制冷却气体的流量，喷嘴冷却装置(1)为安装在激光加工头(3)上并随着激光加工头(3)一起运动的激冷铜管，激冷铜管设置有三根，三根激冷铜管分别对准由金属粉末、激光束和基体(2)形成的熔池的边缘位置；步骤三：打开半导体激光器，半导体激光器发出激光照射到基体(2)上，同时使用沸腾式送粉器将制备好的干燥的金属粉末送到基体(2)上，半导体激光器的激光加工头(3)和沸腾式送粉器的送粉头设置在同一个移动机构的活动端，半导体激光器的激光加工头(3)和沸腾式送粉器的送粉头同步进行运动，半导体激光器对基体(2)上的金属粉末进行熔覆；半导体激光器的功率为900～2000w，发射的激光束照射到基体(2)上的光斑直径为4mm，扫描速度为360～420mm/s，沸腾式送粉器的送粉量为10
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15g/min；步骤四：在半导体激光器对基体(2)上的金属粉末进行熔覆的过程中，金属粉末、激光束和基体(2)形成熔池，确定熔池的成形位置后，调整好同步抑制装置的三根激冷铜管的位置，使三根激冷铜管的朝向扫描方向的左方、右方和后方，且三根激冷铜管的高度高于形成的熔覆层的单层厚度5
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10毫米，打开同步抑制装置的气冷阀门(6)，调节冷气流量为3～20l/min，直至完成试样的增材过程；步骤五：增材过程结束后，半导体激光器的激光加工头(3)和沸腾式送粉器的送粉头均关闭并运动到初始位置，取下增材完成的试样；步骤六：对试样进行切割、镶嵌、粗磨、细磨、精抛和腐蚀后使用扫描电子显微镜观察横截面组织情况。2.根据权利要求1所述的一种激光增材制造镍基合金过程中抑制laves相析出的方法，其特征在于：所述步骤一中使用的冷却装置(1)均匀平铺在整个基体(2)下方，冷却装置(1)使用的冷却介质为冰水或液氮。3.根据权利要求1所述的一种激光增材制造镍基合金过程中抑制laves相析出的方法，其特征在于：所述金属粉末通过同轴送粉或侧向送粉的方式进入熔池。4.根据权利要求1所述的一种激光增材制造镍基合金过程中抑制laves相析出的方法，其特征在于：所述步骤四中，以半导体激光器的扫描方向为正前方，半导体激光器放出的激光束于金属粉末和基体(2)形成熔池为圆形，三根激冷铜管的朝向扫描方向的正左方、正右方和正后方，三根激冷铜管均对准熔池的边缘吹出冷气，使得熔池边缘形成激冷环境。5.根据权利要求1所述的一种激光增材制造镍基合金过程中抑制laves相析出的方法，其特征在于：所述气瓶组(5)提供的气体为惰性气体，激冷铜管对惰性气体进行冷却和除湿处理。
6.根据权利要求5所述的一种激光增材制造镍基合金过程中抑制laves相析出的方法，其特征在于：所述惰性气体包括氩气、氮气、氦气以及上述三种气体中两种或两种以上的结合。7.根据权利要求1所述的一种激光增材制造镍基合金过程中抑制laves相析出的方法，其特征在于：所述同步抑制装置的三根激冷铜管采用导热性能良好的铜制成。

技术总结
本发明公开了激光增材制造镍基合金过程中抑制Laves相析出的方法，具体包括以下步骤：将基材放在具有冷却装置的工作台上，将同步抑制装置安装好，打开半导体激光器和沸腾式送粉器开始进行金属粉末的熔覆，同时同步抑制装置的三根激冷铜管对熔池边缘进行激冷，加工完成后对试样进行扫描观察其横截面组织情况。本发明在镍基高温合金的激光增材制造或再制造过程中，对液态熔池周围增加激冷源，能够实现熔池内部温度场的再分布，增加固液界面前沿温度梯度，加快熔池凝固速度，有效减少了Nb、Al和Ti等偏析元素在枝晶间的集聚，为后续时效处理过程中强化相的析出提供保障。程中强化相的析出提供保障。程中强化相的析出提供保障。


技术研发人员：姚建华 张群莉 张杰 陈智君 姚喆赫
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2021.07.29
技术公布日：2021/11/2