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用3D打印技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)氧化物彌散強(qiáng)化鋼工件的方法與流程

文檔序號(hào):12698795閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種用3D打印技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)氧化物彌散強(qiáng)化鋼工件的方法,其特征在于:通過在基材中添加Zr、使用冷阱降低保護(hù)氣體溫度,用3D打印技術(shù)并經(jīng)后續(xù)熱處理,制備出具有納米結(jié)構(gòu)ODS鋼特征性微觀結(jié)構(gòu)的納米結(jié)構(gòu)ODS鋼工件;

其中納米結(jié)構(gòu)ODS鋼包括納米結(jié)構(gòu)ODS馬氏體鋼、納米結(jié)構(gòu)ODS鐵素體/馬氏體雙相鋼和納米結(jié)構(gòu)ODS鐵素體鋼;納米結(jié)構(gòu)ODS鋼特征性微觀結(jié)構(gòu)是指:鋼中含有超高密度、尺寸為幾個(gè)納米的Y-M-O型氧化物,呈高度彌散分布;其中M=Ti、Al、Zr,超高密度指密度≥1022/m3。

2.按照權(quán)利要求1所述用3D打印技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)氧化物彌散強(qiáng)化鋼工件的方法,其特征在于:在用3D打印制備各類納米結(jié)構(gòu)ODS鋼工件時(shí),除常規(guī)組成元素外,鋼中均添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-1.0%的Zr。

3.按照權(quán)利要求1所述用3D打印技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)氧化物彌散強(qiáng)化鋼工件的方法,其特征在于,進(jìn)行3D打印時(shí)使用以下任意一種基材:

①合金組成元素的純金屬粉的混合粉,其中Y金屬粉的純度≥99.0%、總稀土含量≥99.5%、粒徑50~75μm;其它金屬粉的純度≥99.0%、粒徑≤150μm;

②按設(shè)計(jì)成分制備母合金并經(jīng)霧化制備的霧化合金粉,霧化粉粒徑≤150μm。

4.按照權(quán)利要求1-3任一所述用3D打印技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)氧化物彌散強(qiáng)化鋼工件的方法,其特征在于:3D打印的激光功率1.5~4.0kW,光斑直徑400~700μm,掃描速度150~500mm/min,激光熔覆的單層厚度 ≤300μm;基材粉體的輸運(yùn)和激光熔池的防氧化均采用高純Ar氣;送粉氣體流量1~2升/min;保護(hù)氣體束直徑5mm,以激光束為中心隨激光束移動(dòng),流量1~5升/min。

5.按照權(quán)利要求1-3任一所述用3D打印技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)氧化物彌散強(qiáng)化鋼工件的方法,其特征在于:輸送保護(hù)氣體的管路以螺旋狀通過填充有干冰的冷阱。

6.按照權(quán)利要求5所述用3D打印技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)氧化物彌散強(qiáng)化鋼工件的方法,其特征在于:保護(hù)氣體在到達(dá)位于激光光斑附近的出口位置時(shí)其溫度接近-78℃。

7.按照權(quán)利要求1-3、6任一所述用3D打印技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)氧化物彌散強(qiáng)化鋼工件的方法,其特征在于:在完成3D打印后,對(duì)3D打印制成的工件進(jìn)行后續(xù)熱處理,熱處理溫度T=T0+50℃,其中T0與鋼的成分有關(guān),是納米氧化物從過飽和固溶體合金中開始明顯析出的溫度,可以通過試驗(yàn)確定;熱處理的保溫時(shí)間t與成分有關(guān),是相應(yīng)成分的過飽和固溶體合金在溫度T形成最大密度納米析出相所需的時(shí)間,可以通過試驗(yàn)確定;然后根據(jù)成分和預(yù)定的合金晶體結(jié)構(gòu)類型選擇后續(xù)熱處理的冷卻方式,即得到相應(yīng)晶體結(jié)構(gòu)的納米結(jié)構(gòu)ODS鋼,所述冷卻方式為空冷或水冷。

8.按照權(quán)利要求4所述用3D打印技術(shù)制備納米結(jié)構(gòu)氧化物彌散強(qiáng)化鋼工件的方法,其特征在于:在完成3D打印后,對(duì)3D打印制成的工件進(jìn)行后續(xù)熱處理,熱處理溫度T=T0+50℃,其中T0與鋼的成分有關(guān),是納米氧化物從過飽和固溶體合金中開始明顯析出的溫度,可以通過試驗(yàn)確定;熱處理的保溫時(shí)間t與成分有關(guān),是相應(yīng)成分的過飽和固溶體合金在溫度T 形成最大密度納米析出相所需的時(shí)間,可以通過試驗(yàn)確定;然后根據(jù)成分和預(yù)定的合金晶體結(jié)構(gòu)類型選擇后續(xù)熱處理的冷卻方式,即得到相應(yīng)晶體結(jié)構(gòu)的納米結(jié)構(gòu)ODS鋼,所述冷卻方式為空冷或水冷。

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