一种近终成形多孔镍基ODS合金的方法

摘要

一种近终成形多孔镍基ODS合金的方法，属于多孔高温合金制备技术领域。首先采用机械合金化工艺获得氧化物弥散强化合金粉末，并对镍基ODS合金粉末进行分级和等离子球化，得到粒径均匀的球形镍基ODS合金粉末。其次，镍基ODS合金粉末与热塑性聚合物在捏合机中进行加热搅拌，得到聚合物包覆镍基ODS合金粉末。接着，采用CAD软件设计镍基ODS合金零件的三维实体模型，然后将三维模型进行分层切片处理，使其离散化为一系列二维层面，用于快速成形过程控制。最后，根据切片信息对镍基ODS合金粉末进行逐层扫描，得到多孔镍基ODS合金坯体。本发明适合制备耐高温、耐腐蚀和抗氧化条件下使用的复杂形状多孔金属，其高温强度高、孔隙率和孔径的可设计性强。

主权项

一种近终成形多孔镍基ODS合金的方法，其特征在于：步骤一、按照多孔镍铬基ODS合金、镍铝基ODS合金、MA754、MA6000或PM1000的成分配比称量镍粉、铬粉、铝粉、钛粉、钨粉、钽粉、钼粉、铁粉、碳粉、Y₂O₃颗粒和氧化物细化元素铪粉，并将各种粉末预混合均匀，得到混合粉末；混合粉末在高纯Ar气氛中于不同的工艺参数下进行高能球磨，其中球/料比为（10~20）/1，球磨机转速为350~500转/分，球磨时间为24~72小时，得到粒径为25~150μm的镍基ODS合金粉末；所述的镍铬基ODS合金的成分为：(10~20wt.%)Cr‑(0.3~3wt.%)Y₂O₃‑(0.5~3wt.%)Hf‑余量Ni；镍铝基ODS合金的成分为：(5~30wt.%)Al‑(0.3~3wt.%)Y₂O₃‑余量Ni；MA754的成分为：20wt.%Cr‑0.3wt.%Al‑0.5wt.%Ti‑1%wt.%Fe‑0.05wt.%Ti‑(0.3~3wt.%)‑Y₂O₃‑余量Ni；MA6000的成分为：15wt.%Cr‑2wt.%Mo‑4wt.%W‑2%wt.%Ta‑4.5wt.%Ti‑2.5wt.%Ti‑(0.3~3wt.%)Y₂O₃‑余量Ni、PM1000的成分为：20wt.%Cr‑0.3wt.% Al‑0.5wt.%Ti‑3wt.%Fe‑(0.3~3wt.%)Y₂O₃‑余量Ni；步骤二、将不同参数下球磨后的宽粒径分布的镍基ODS合金粉末进行筛分，得到多种窄粒径分布、粒径差≤3μm的镍基ODS合金粉末；步骤三、对窄粒径分布的镍基ODS合金粉末进行等离子球化，得到粒径均匀的球形镍基ODS合金粉末，其中送粉速率为20~100g·min^‑1，等离子输出功率为50~90KW，真空度为10^‑2Pa；步骤四、将球形镍基ODS合金粉末和热塑性聚合物聚乙烯、聚酰胺或聚苯乙烯的混合物放入捏合机中进行搅拌，其中聚合物在混合物中的质量分数比为(4~12)%，加热温度为140~180℃，搅拌时间为40~90min，得到聚合物均匀包覆的镍基ODS合金粉末，并通过机械破碎将聚集的聚合物包覆镍基ODS合金粉末进行分散，得到粒径为30~50μm的聚合物包覆镍基ODS合金粉末；步骤五、利用CAD软件建立零件三维模型，并进行分层切片处理，得到离散化的二维层面信息；同时，SLS成形机的铺粉系统将聚合物包覆镍基ODS合金粉末平铺在工作平台上，粉床预热温度为60~180℃；根据切片信息，激光束以10~40W的功率、1.5~2.5m/s的扫描速度、0.1~0.25mm的扫描间距、0.1~0.3mm的切片厚度对粉末进行逐层扫描，得到复杂形状镍基ODS合金坯体；步骤六、镍基ODS合金坯体在氩气气氛中进行脱脂和二次烧结，工艺为：1~5℃/min的升温速率升温到400~500℃，保温2小时，然后以5~10℃/min的升温速率升温到700~950℃，保温1小时后随炉冷却，得到多孔镍基ODS合金。