选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺的制作方法

本发明涉及金属增材制造，尤其涉及一种选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺。

背景技术：

1、不锈钢材料因具有优异的力学性能、良好的焊接性能和耐腐蚀性能，是各行业常用的结构材料，广泛应用于国防工业、航空航天、核工业等领域。传统的管道及内壁结构复杂的结构零件，传统加工工艺复杂、工序流程多，而且材料利用率低。

2、金属增材制造技术具有近净成型、加工数字化、智能化、自动化、原材料利用率高、无需模具、组织细小均匀等优点，被广泛应用于新材料的开发和工艺成型。近些年来，选区激光熔化技术(selective laser melting，slm)作为金属增材制造重要的成型方法之一，已经发展得比较成熟。slm利用激光束逐层高温熔化金属粉末构建成型，是一种精密与高要求相结合的智能制造技术。与传统加工技术不同的是，采用slm，复杂零件可以在没有几何尺寸限制的情况下高效生产。

3、对于奥氏体不锈钢，目前利用slm成型制备的不锈钢材料的高温综合力学性能尚不能很好的满足特殊复杂结构件高温服役条件下的高强度高塑性的工业应用要求，其成型工艺有待优化。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，能够制备出具备高温服役条件下高强度高塑性的综合力学性能的不锈钢材料。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，包括以下步骤：步骤1、选用具有如下化学成分的不锈钢合金粉末：cr：17.0％-18.2％，mo：2.3％-3.0％，si：≤1.00％，ni：11.0％-13.0％，p：≤0.045％，c：0.01％-0.033％，n：0.05％-0.12％，s：≤0.03％，余量为fe及不可避免的杂质；不锈钢合金粉末满足：粉末粒径：15μm-53μm，球形度：≥0.90，松装密度：≥3.8g/cm3，振实密度：≥4.2g/cm3，流动性：≤20s/50g；步骤2、使用不锈钢合金粉末，采用如下打印工艺参数打印成型件：打印层厚：50μm，激光光斑直径：85μm-89μm，激光功率：285w-325w，扫描速度：900mm/s-1100mm/s，扫描间距：0.09mm-0.12mm，扫描策略：条形带扫描且逐层旋转；步骤3、采用如下热处理工艺对成型件进行热处理，获得不锈钢：室温用时50min-70min升温至500℃-550℃后，保温30min-50min，然后用时30min-60min升温至930℃-1000℃后，保温60min-120min，然后空冷至室温。

4、优选地，步骤2中，激光光斑直径：87μm，激光功率：310w，扫描速度：1050mm/s，扫描间距：0.11mm。

5、优选地，步骤2中，扫描策略：条形带扫描的条形宽度为9mm，逐层旋转的角度为67°。

6、优选地，步骤2中，选用的基板为不锈钢基板。

7、优选地，步骤3中，室温用时60min升温至500℃-550℃后，保温30min，然后用时30min升温至930℃-1000℃后，保温120min，然后空冷至室温。

8、优选地，步骤3中，室温用时60min升温至510℃-540℃后，保温30min，然后用时30min升温至950℃-980℃后，保温120min，然后空冷至室温。

9、优选地，步骤3中，热处理炉的炉膛真空度为10-3pa。

10、优选地，不锈钢的致密度达到99.98％以上，不锈钢在350℃下的力学性能为：抗拉强度≥450mpa，屈服强度≥280mpa，延伸率≥35％。

11、与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

12、本发明的选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，以不锈钢为原材料，利用slm成型方法，通过调整优化打印工艺参数，制备获得了高致密度的不锈钢成型件，再通过优化的合适的热处理工艺制备获得了具备高温服役条件下高强度高塑性的综合力学性能的不锈钢材料，使得选区激光熔化成型的不锈钢能够很好的满足特殊复杂结构件高温服役条件下的高强度高塑性的工业应用要求，该选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺生产周期短，可直接成型复杂形状的零件，且成型零件精度高、致密度高、具有优异的高温条件下的综合力学性能。

技术特征：

1.一种选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，其特征在于，所述步骤2中，激光光斑直径：87μm，激光功率：310w，扫描速度：1050mm/s，扫描间距：0.11mm。

3.根据权利要求1所述的选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，其特征在于，所述步骤2中，扫描策略：条形带扫描的条形宽度为9mm，逐层旋转的角度为67°。

4.根据权利要求1所述的选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，其特征在于，所述步骤2中，选用的基板为不锈钢基板。

5.根据权利要求1所述的选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，其特征在于，所述步骤3中，室温用时60min升温至500℃-550℃后，保温30min，然后用时30min升温至930℃-1000℃后，保温120min，然后空冷至室温。

6.根据权利要求5所述的选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，其特征在于，所述步骤3中，室温用时60min升温至510℃-540℃后，保温30min，然后用时30min升温至950℃-980℃后，保温120min，然后空冷至室温。

7.根据权利要求1所述的选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，其特征在于，所述步骤3中，热处理炉的炉膛真空度为10-3pa。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，其特征在于，所述不锈钢致密度达到99.98％以上，所述不锈钢在350℃下的力学性能为：抗拉强度≥450mpa，屈服强度≥280mpa，延伸率≥35％。

技术总结
本发明涉及金属增材制造技术领域，尤其涉及一种选区激光熔化成型高温服役高强度高塑性不锈钢制备工艺，主要是采用原料粉末化学成分：Cr：17.0％‑18.2％，Mo：2.3％‑3.0％，Si：≤1.00％，Ni：11.0％‑13.0％，P：≤0.045％，C：0.01％‑0.033％，N：0.05％‑0.12％，S：≤0.03％，余量为Fe；打印工艺参数：激光光斑直径：90μm‑94μm，激光功率：275W‑325W，扫描速度：800mm/s‑1200mm/s，扫描间距：0.08mm‑0.12mm；热处理工艺：室温用时50min‑70min升温至500℃‑550℃后，保温30min‑50min，再用时30min‑60min升温至930℃‑1000℃后，保温60min‑120min，再空冷至室温，制备出高温服役条件下高强度高塑性的不锈钢。

技术研发人员：刘建业,王毅,汪顺
受保护的技术使用者：上海汉邦联航激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/25