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专利号: 2022101359745
申请人: 西安建筑科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铸造;粉末冶金
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电子束制备17‑4PH马氏体沉淀不锈钢的工艺,其特征在于,包括以下步骤:S1、17‑4PH粉末的预处理

S1‑1、采用水雾化法制备17‑4PH粉末,使其粒径为45‑150μm,然后将制备好的17‑4PH粉末过160目筛,并收集备用;

S1‑2、在60℃的温度条件下,将过筛后的17‑4PH粉末烘干处理30‑40min;

S1‑3、将经步骤S1‑2处理后的17‑4PH粉末加入到EBSM设备的粉缸内,设定取粉量为

100‑110μm,预铺粉厚度为50‑55μm;

S2、三维模型的构建

S2‑1、通过Materialise Magic构建加工工件三维模型,根据预铺粉的厚度、粉末的飞溅程度以及粉末粒径进行三维模型的构建;

S2‑2、通过SL‑EBMBuild Prepare对所构建的三维模型进行切片处理,获得切片数据结构,将获得切片数据进行扫描路径的规划并导入粉床电子束选区熔化设备中;

S2‑3、对导入的实体模型进行参数的设定;

S3、粉床电子束选区熔化

S3‑1、将粉床电子束选区熔化设备腔室进行抽真空,使其处于中真空度环境,后续进行充入保护性气体;

S3‑2、对基板进行打印前预热,具体预热过程分为三个阶段,第一个阶段分为两个升温梯度使底板加热到200‑350℃,后保温10min,第二个阶段分两个升温梯度使底板加热到

400‑650℃,后保温10min,第三个阶段将基板升温至700‑800℃,保温10min,后续升温至950℃,然后,进行粉床选区熔化从而获得单层的金属薄层,并对成型的金属薄层及基板进行铺粉前热补偿,重复上述过程,直至单层金属薄层逐层堆积,最终获得17‑4PH马氏体沉淀不锈钢的目标工件;

S3‑3、用线切割机将获得的目标工件与基板分割;

所述步骤S1‑3中,将17‑4PH粉末加入到EBSM设备的粉缸内之前,对粉床进行预热处理,具体处理过程为:基板铺粉后预烧结额定功率电流为40‑45mA,预烧结时间为12.00‑

15.00s,束斑离焦量为0.300V,预热参数设定最大电流40.00‑48.00mA,平均电流为13.50‑

16.00mA,预烧结最小时间为8.000‑18.000s,预烧结的最大时间为16.000‑25.000s,所述的预热的最大的预热时间大于等于预烧结的最小时间和预烧结最大的时间的总和;

步骤S1‑1所述的水雾化法制备17‑4PH粉末的具体制备过程如下:(1)根据需要加工得到的目标工件的成分需求,确定其原料水雾化17‑4PH金属粉末的成分,并配料;

(2)将配料投入熔炼炉中熔炼;

(3)将步骤(2)熔炼成的17‑4PH不锈钢水由喷嘴漏孔流出,用高压水进行雾化,经水冷凝后得到水雾化17‑4PH粉末,然后,将水雾化17‑4PH粉末经脱水、干燥、分级处理;

向将步骤(3)中得到的17‑4PH粉末中混入中间粉体质量0.03~0.1%的硬脂酸锌,然后用气流磨粉粉碎至平均颗粒尺寸为45‑150μm的17‑4PH粉末。

2.根据权利要求1所述的一种电子束制备17‑4PH马氏体沉淀不锈钢的工艺,其特征在于,所述步骤S1‑1中17‑4PH粉末的成分包括:Cr:15.5~17.5%,Ni:3.0~5.0%,C:≤

0.07%,Cu:3.0~5.0%,Nb:0.15~0.45%,Mn:≤1.0%,Si:≤1%,S:≤0.03%,P:≤

0.04%,O:≤0.40%,余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的一种电子束制备17‑4PH马氏体沉淀不锈钢的工艺,其特征在于,所述步骤S1‑1中,17‑4PH粉末的粒径分布:150‑325目所占含量为98wt%,小于325目所占含量为2wt%。

4.根据权利要求1所述的一种电子束制备17‑4PH马氏体沉淀不锈钢的工艺,其特征在于,所述步骤S2‑3中模型熔化成型参数为:电流功率为12.0‑15.0mA,扫描速速为2.600‑

2.900m/s,束斑离焦量为‑0.500V,束斑尺寸为0.100mm。

5.根据权利要求1所述的一种电子束制备17‑4PH马氏体沉淀不锈钢的工艺方法,其特征在于,所述步骤(4)中,在进行气流磨粉的过程中,在气磨室内不同高度处等距离通入多束气流,使得水雾化17‑4PH粉末在气磨室内运动过程中,其在不同高度位置均可收到未经衰减的气流冲击,其中,气流压力为0.4‑0.6MPa。

6.根据权利要求1所述的一种电子束制备17‑4PH马氏体沉淀不锈钢的工艺方法,其特征在于,所述步骤S3‑3中,在目标工件与基板分割之前,进行热处理,具体处理过程为:首先,清除目标工件表面残余的金属粉末,并将其放入烧结炉中,抽真空,升温至1100‑1200℃,并且在该温度下保持1‑2h后,空冷至45‑50℃;然后,再将处理后的目标工件与基板重新放入烧结炉中,重复上述步骤2‑3次;最后,将目标工件与基板分割,并打磨抛光目标工件为成品。

7.根据权利要求6所述的一种电子束制备17‑4PH马氏体沉淀不锈钢的工艺方法,其特征在于,所述烧结炉的升温速率为300‑400℃/h。

8.根据权利要求6所述的一种电子束制备17‑4PH马氏体沉淀不锈钢的工艺方法,其特征在于,所述烧结炉的温度为800‑900℃。