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激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末及制備方法與流程

文檔序號:11126594閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末,其特征在于,所述的合金鋼粉末的化學成分按質量百分比為:C:0.23~0.27%,Cr:0.90~1.15%,Ni:0.90~1.15%,Mo:0.45~0.60%,Mn:0.90~1.15%,Si:0.30~0.45%,Re(Y):1~2%,余量為Fe;粉末形貌為球形,粒徑為1~180μm,松裝密度4.74~4.97g/cm3,粒徑1~50μm的24CrNiMoMnRe合金鋼粉末流動性為15.6~18.7s/50g,粒徑50~180μm的24CrNiMoRe合金鋼粉末的流動性為14.3~15.1s/50g;合金鋼粉末的空心球率小于等于2%。

2.根據權利要求1所述的一種激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末,其特征在于,所述的24CrNiMoRe合金鋼粉末的物相為馬氏體上分布碳化物。

3.權利要求1所述的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的制備方法,其特征在于,所述的制備方法為:將24CrNiMoRe合金鋼制成中心為通孔的圓臺型鋼錠;將合金鋼錠置于氧化鎂陶瓷坩堝中并將陶瓷坩堝放置在感應線圈內;將氧化鋁陶瓷桿與連續送料進給系統的機械臂剛性連接并放置在鋼錠中心通孔中作為坩堝底部導液管的堵口器,將熱電偶封裝在陶瓷桿內測量熔融24CrNiMoRe合金鋼的過熱度;通過調整感應線圈加載功率,將坩堝內鋼錠熔化并達到預設過熱度后,拔出氧化鋁陶瓷桿讓坩堝內合金鋼液通過導液孔流出;調控霧化氣壓,使惰性氣體通過環孔型霧化噴嘴作用在導液孔流出的合金鋼熔液上,沖擊破碎形成24CrNiMoRe合金鋼粉末,再采用粉末收集裝置進行收集并篩分出不同粒徑粉末真空保存。

4.根據權利要求3所述的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

步驟1,預處理:

(1)將原料24CrNiMoRe合金鋼制成圓臺型鋼錠,將鋼錠中心加工出通孔,鋼錠內外表面粗糙度為Ra13.0~Ra15.0;

(2)將加工完成的24CrNiMoRe合金鋼錠清洗干凈并置于氧化鎂陶瓷坩堝中,然后將陶瓷坩堝放置在感應線圈內,將頂部為圓形的中空氧化鋁陶瓷桿和連續送料進給系統的機械臂剛性連接后,置入鋼錠中心通孔中并作為坩堝底部導液管的堵口器,最后將熱電偶封裝在陶瓷桿內實時測量坩堝中鋼錠的溫度;氧化鋁陶瓷桿、合金鋼錠中心通孔與坩堝底部導液管三者同軸;

步驟2,抽取真空后充入保護氣:

對感應熔煉室、霧化室和二級粉末收集裝置抽真空使真空度達到后,充入惰性氣體,保持氣壓為0.01~0.05MPa;

步驟3,感應熔煉:

開啟感應線圈電源,對鋼錠進行預熱處理,待鋼錠溫度升高到800~1000℃后,增加功率,使坩堝內鋼錠完全熔化并保持100~150℃過熱度;

步驟4,惰性氣體霧化:

當坩堝內熔融的24CrNiMoRe合金鋼液達到預設過熱度并保溫后,同時進行(1)和(2):

(1)保持給定熔煉功率不變,通過連續送料進給系統的機械臂快速提升氧化鋁陶瓷桿,使坩堝底部的導液管開口打開,然后坩堝內熔融的金屬液通過導液管流入霧化室;

(2)調整環孔型霧化噴嘴出口氣壓,噴出的惰性氣體匯集到導液管尖端并沖擊流出的熔融24CrNiMoRe合金鋼液柱,在霧化室內形成24CrNiMoRe合金鋼粉末;

步驟5,合金粉末收集與篩分:

(1)采用二級粉末收集裝置,對制備的24CrNiMoRe合金鋼粉末進行收集;

(2)對24CrNiMoRe合金鋼粉末分級篩分,并真空保存。

5.根據權利要求4所述的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的制備方法,其特征在于,所述步驟1(1)中,圓臺形鋼錠上表面直徑D1為Φ105mm,下表面直徑D2為Φ90mm,高度H1為200mm,中心通孔直徑D3為20~30mm;在鋼錠下表面加工出高度H2為25~30mm,倒角θ為40~50°的錐形平面;步驟1(2)中,將合金鋼錠清洗干凈的方法為:用1000~2000號的金相砂紙將24CrNiMoRe合金鋼錠表面氧化物和雜質去除,然后分別用石油醚和酒精清洗表面,去除24CrNiMoRe合金鋼錠表面油污;坩堝底部所使用的導液管直徑為3~5mm。

6.根據權利要求4所述的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末的制備方法,其特征在于,所述的步驟2中,抽真空的方法為:采用雙葉旋片式真空泵和羅茨泵對感應熔煉室、霧化室、粉末收集裝置、氣體管道等預抽真空,真空度為1.0×10~1~1.0×101Pa,關閉氣體管道;再采用擴散泵對感應熔煉室、霧化室、粉末收集裝置抽真空,真空度為3.5×10~3~3.5×10~1Pa;然后給感應熔煉室、霧化室、粉末收集裝置充入高純氬氣,保持氣壓精確在0.01MPa。

7.根據權利要求4所述的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末制備方法,其特征在于,所述的步驟3中,電極感應熔煉功率采用分段式升高的方法:開啟感應線圈電源,先使用10~20KW功率對鋼錠進行預熱處理,待鋼錠溫度升高到800℃后,增加功率至20~50KW,使坩堝內鋼錠完全熔化并保持一定過熱度。

8.根據權利要求4所述的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末制備方法,其特征在于,所述的步驟4(1)中,氧化鋁陶瓷桿堵口器的拔出是通過電機控制的連續送料進給系統的機械臂來實現控制;步驟4(2)中,霧化噴嘴出口氣壓為6.0~12.0MPa;噴出的惰性氣體經環孔型噴嘴變為倒置圓錐形。

9.根據權利要求4所述的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末制備方法,其特征在于,所述步驟2和4中,惰性氣體為氬氣。

10.根據權利要求4所述的激光增材24CrNiMoRe合金鋼粉末制備方法,其特征在于,所述的步驟5(2)中,對球形24CrNiMoRe合金鋼粉末分級篩分,采用振動篩機為VBP~200型拍擊式標準振動篩機,按照不同打印方式篩分不同粒徑分布的合金鋼粉末;真空保存的方法為:將合金鋼粉末裝入真空袋,放置入真空手套箱保存,每次開箱使用前,充入氬氣至0.01~0.05MPa,封裝真空袋后取出。

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