超声冲击和3D打印制备氢能发动机涡轮增压叶片的方法

0.6%；nb：0.1-0.6%，mo：0.2-0.8%，v：0.1-0.5%其余为镍；将按比例配制的高强度镍基合金粉末加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有50-150um晶粒尺寸超细粉末；为获得最佳的综合力学性能和学腐蚀性能，严格控制杂质的含量，夹杂元素总量不大于0.2%；3、含金刚石微粉碳纳米管和镍基体材料混合粉末的制备金刚石微粉碳纳米管粉末在镍基体材料混合粉末中的重量含量为5-10%，采用机械混合法将金刚石微粉碳纳米管与镍基体材料混合粉末按重量百分比为(5-10)：(95-90)的比例配制为金刚石微粉碳纳米管增韧高强度镍基合金材料粉末。
5.4、激光选区熔覆制备将建好的三维模型文件导入设备系统中，再将制备得到的纳米混合粉末添加到激光选区熔覆设备中，由激光熔覆和3d打印结合，根据三维模型快速成形出涡轮增压叶片。镍基合金粉末激光熔化前进行惰性气体保护，惰性气体采用氩气。
6.5、热处理工序将激光选区熔覆技术制备出的涡轮增压叶片中进行至少三次热处理，第一次热处理采用加热温度1100℃～1200℃保温2h～3h后空冷；第二次热处理采用加热温度850℃～950℃保温7h～8h后空冷；第三次热处理采用加热温度700℃～850℃保温20h～30h后空冷；6、超声纳米化技术消除残余应力将热处理后的涡轮叶片利用超声纳米化技术，以每秒二万次以上的频率冲击涡轮增压叶片叶根及表面，由于超声冲击的高频、高效和聚焦下的二大能量，使金属表层产生较大的压缩塑性变形，形成纳米表层；同时，超声冲击波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力；并使被冲击部位得以强化。
7.本发明的积极进步效果在于：1、具有强韧性、耐磨性、强度显著提高，增强颗粒尺寸细小，分布均匀，组织稳定性高，有较高的温氧化、抗高温蠕变性，合金组织稳定性好，不会分解有毒气体或有毒溶解物。
8.2、激光选区熔覆结合3d打印涡轮叶片的制备方法实现叶片制造无模具化，其制造周期短，成本低廉。可加工内部结构复杂的零件，加工获得的零件质量可靠性高，尺寸精度高，结构性能稳定。
9.3、本发明利用了碳纳米管增强增韧作用和超声纳米化技术控制消除残余应力等，有效地提高了涡轮叶片的抗冲击韧性、增强了涡轮叶片运行过程的稳定性，延长了涡轮叶片寿命；碳纳米管的存在，更能在金刚石颗粒之间形成导热通道，大大提涡轮叶片中的导热效果。
10.具体实施方式：实例1（1）含金刚石微粉碳纳米管粉末的制备：将直径约为80nｍ的普通多壁碳纳米管（型号tnim8，纯度大于90%，长度范围为20-30um）、经表面净化处理和预石墨化处理的粒径范围为5-20μｍ的人造金刚石微粉和含量范围为18-22％的粘结剂co粉按重量百分比5%：75%：20%，放入三维混料机进行混料，混料机转速：90土10r/min，混料时间为：16h；放入球磨机内进行粉碎，过程中料与小球的重量比：1：3，然后加入无水乙醇，料和小球与无水乙醇体积比为：1：5，球磨机参数为公转：120r/min，自转：100r/min，球磨时间为：16h；在真空干燥
箱60℃条件下烘24h，得到干燥的混合料；将得到的粉剂放入管式真空炉，在真空条件下通入一定量的氢气或氩气，保持压力10-3
pa，温度750℃的条件下进行焙烧，并保温时间：12h；冷却至室温。
11.（2）镍基体材料粉末的制备镍基体粉末材料的化学成分和重量百分比为：co：0.5%；ta：0.2%；ti：0.3%；nb：0.2%，mo：0.4%，v：0.1%其余为镍；将按比例配制的高强度镍基合金粉末加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有50-150um晶粒尺寸超细粉末；本发明为获得最佳的综合力学性能和学腐蚀性能，严格控制杂质的含量，夹杂元素总量不大于0.2%；（3）含金刚石微粉碳纳米管和镍基体材料混合粉末的制备金刚石微粉碳纳米管粉末在镍基体材料混合粉末中的重量含量为5-10%，采用机械混合法将金刚石微粉碳纳米管与镍基体材料混合粉末按重量百分比为5：95的比例配制为金刚石微粉碳纳米管增韧高强度镍基合金材料粉末；（4）激光选区熔覆制备将建好的三维模型文件导入设备系统中，再将制备得到的纳米混合粉末添加到激光选区熔覆设备中，由激光熔覆和3d打印结合，根据三维模型快速成形出涡轮增压叶片；镍基合金粉末激光熔化前进行惰性气体保护，惰性气体采用氩气；（5）热处理工序将激光选区熔覆技术制备出的涡轮增压叶片中进行至少三次热处理，第一次热处理采用加热温度1100℃保温2h后空冷；第二次热处理采用加热温度850℃保温7h后空冷；第三次热处理采用加热温度700℃保温20h后空冷；（6）超声纳米化技术消除残余应力将热处理后的涡轮叶片利用超声纳米化技术，以每秒二万次以上的频率冲击涡轮增压叶片叶根及表面，由于超声冲击的高频、高效和聚焦下的二大能量，使金属表层产生较大的压缩塑性变形，形成纳米表层；同时，超声冲击波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力；并使被冲击部位得以强化；实列二（1）含金刚石微粉碳纳米管粉末的制备将直径约为80nｍ 的普通多壁碳纳米管（型号tnim8，纯度大于90%，长度范围为20-30um）、经表面净化处理和预石墨化处理的粒径范围为5-20μｍ 的人造金刚石微粉和含量范围为18-22％的粘结剂co粉按重量百分比2%：80%：18%，放入三维混料机进行混料，混料机转速：90土10r/min，混料时间为：8-24h；放入球磨机内进行粉碎，过程中料与小球的重量比：1：5，然后加入无水乙醇，料和小球与无水乙醇体积比为：1：5，球磨机参数为公转：160r/min，自转：120r/min，球磨时间为：24h；在真空干燥箱80℃条件下烘12h，得到干燥的混合料；将得到的粉剂放入管式真空炉，在真空条件下通入一定量的氢气或氩气，保持压力10-5
pa，温度850c的条件下进行焙烧，并保温时间：12h；冷却至室温；2、镍基体材料粉末的制备镍基体粉末材料的化学成分和重量百分比为：co：1%；ta：0.5%；ti：0.5%；nb：0.5%，mo：0.4%，v：0.5%其余为镍；
将按比例配制的高强度镍基合金粉末加无水乙醇于球磨机中进行机械化球磨24小时，获得具有50-150um晶粒尺寸超细粉末；本发明为获得最佳的综合力学性能和学腐蚀性能，严格控制杂质的含量夹杂元素总量不大于0.2%；3、含金刚石微粉碳纳米管和镍基体材料混合粉末的制备金刚石微粉碳纳米管粉末在镍基体材料混合粉末中的重量含量为8%，采用机械混合法将金刚石微粉碳纳米管与镍基体材料混合粉末按重量百分比为8：92的比例配制为金刚石微粉碳纳米管增韧高强度镍合金材料粉末；4、激光选区熔覆制备将建好的三维模型文件导入设备系统中，再将制备得到的纳米混合粉末添加到激光选区熔覆设备中，由激光熔覆和3d打印结合，根据三维模型快速成形出涡轮增压叶片；镍基合金粉末激光熔化前进行惰性气体保护，惰性气体采用氩气 ；5、热处理工序将激光选区熔覆技术制备出的涡轮增压叶片中进行至少三次热处理，第一次热处理采用加热温度1100℃保温2h后空冷；第二次热处理采用加热温度850℃保温7h后空冷；第三次热处理采用加热温度700℃保温20h后空冷6、超声纳米化技术消除残余应力将热处理后的涡轮叶片利用超声纳米化技术，以每秒二万次以上的频率冲击涡轮增压叶片叶根及表面，由于超声冲击的高频、高效和聚焦下的二大能量，使金属表层产生较大的压缩塑性变形，形成纳米表层；同时，超声冲击波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力；并使被冲击部位得以强化。