技术领域
[0001] 本发明涉及一种3D打印用钴基高温合金粉末、制备方法及应用，属于金属材料技术领域。
相关背景技术
[0002] 目前，航空发动机和燃气轮机中广泛应用的高温合金主要是镍基高温合金，但传统镍基高温合金熔点的限制，使其承温能力的提升极为有限，因此开发承温能力更高的新型高温合金是该领域的迫切需求。
[0003] 钴基高温合金是一种以钴为主要元素，加入相当数量的镍、铬、钨和少量其他元素，对基体进行强化的一类合金。传统钴基高温合金依靠固溶强化及碳化物弥散强化，缺乏如镍基高温合金中γ ′‑Ni3Al相（L12结构）类似的强化相，高温强度较低，应用受到限制。早年日本学者研究发现有序γ ′相强化的Co‑Al‑W系新型钴基高温合金，其强化效果明显优于传统钴基高温合金和镍基合金，但是γ／γ′两相区过窄、γ ′相的高温稳定性低以及合金密度大等特点限制了该合金在航天工业中的应用。
[0004] 将增材制造技术和新型钴基高温合金实现有机结合，不仅能更便捷地制造出航空发动机中较为复杂的结构零部件，而且制造出的新型钴基高温合金零部件具有良好的耐热、耐磨和耐腐蚀性能。目前还未见到成分设计合理，适于规模化工业制备，同时具备理想高承温能力、高温力学性能兼具高温抗氧化性和抗热腐蚀性的增材制造用钴基高温合金的公开报道。
[0005] 因此，基于以上研究基础和应用现状，迫切需要通过合理的成分设计，开发一种适用于规模化工业生产和3D打印工艺的新型钴基高温合金粉末材料，该材料能充分满足航空航天领域应用的高承温能力、高温力学性能、高温抗氧化性和抗热腐蚀性要求。
[0006] 现有关于高温合金的技术方案，主要通过成分调控，提高合金的高温力学性能，例如：中国专利申请CN114032433A是通过Ni、Ti、Al、Mo、稀土金属及3％～6％的难熔金属Nb、Ta进行成分搭配，达到对高密度元素W的替代，保持合金较高的高温强度，同时实现合金轻量化目的，但难容金属铌（熔点2468℃）、金属钽（熔点2996℃）熔点过高，与基体元素Ni（熔点1453℃）、Ti（熔点1640℃）的熔点差距过大，且添加比例较高，直接对金属单质料采用熔配法进行制备，熔化困难，易导致粉末中出现难熔金属偏析情况。中国专利申请CN117802387A中公开了一种增材制造用高铬含量钴镍基高温合金，涉及添加元素16种，包括：0.005～0.5％的金属Hf，添加元素过多，且金属Hf价格高昂，工业规模制备成本较高。中国专利CN114015922B中通过将添加金属元素粉末进行混粉，得到合金粉末，在进行筛分、烘干工艺得到最终成粉，工艺繁琐，生产成本高，不利于大规模工业化制备。类似的，还有中国专利申请CN117840417A，针对镍基高温合金粉末，通过多元素粉混合、筛分、烘干等多道工艺制备高温合金成粉，工艺复杂，成本高，不利于工业化生产，且其室温抗拉强度不低于
750Mpa，屈服强度不低于450Mpa；在800℃高温下，抗拉强度不低于400Mpa，此高温力学性能偏低。
[0007] 另外，现有关于高温合金的方案，例如：中国专利申请CN115889808A，以GH3536、GH3625、GH4169三种镍基高温合金粉末为原料，针对高温合金打印成型过程易开裂问题，通过优化打印参数，增加第二次选择性激光熔化增材制造成型工序，已达到减少打印件开裂的目的，但合金高温力学性能并没有明显的提升。
[0008] 抗氧化性和抗热腐蚀性也是衡量合金高温性能好坏的一项重要指标。但现有技术主要关注解决钴基高温合金力学性能的提升和打印过程开裂等问题，关于钴基高温合金的高温抗氧化性能和高温抗腐蚀性能的提升技术较少。
具体实施方式
[0027] 下面对本发明的具体实施方式做详细说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受公开的具体实施例的限制。
[0028] 除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。所使用的术语只为描述具体实施方式，不为限制本发明。
[0029] 一种3D打印用钴基高温合金粉末，所述钴基高温合金粉末中的合金元素以质量百分比计为：W(Ni)：8.5 12.5%、W(Cr)：22.5 27.5%、W(W)：6.0 8.0%、W(C)：0‑0.2%、W(Mo) + W~ ~ ~(Ti) + W(Nb) + W(La) + W(Ta)+W(Al)：3.0 6.0%，W(Ti)+W(Al)<2.0%，其中，W(Mo)：0.5~ ~
1.0%，W(Al)：0.5 2.0%，W(Ti)：0.4 1.0%，W(Nb)：0.5 1.0%，W(La)：0.5 1.0%，W(Ta)：0.5~ ~ ~ ~ ~
1.0%，余量为Co。
[0030] 具体的，所述钴基高温合金粉末中的合金元素以质量百分比计为：W(Ni)：8.5~12.5%、W(Cr)：23 27%、W(W)：6.0 7.0%、W(C)：0‑0.2%、W(Mo) + W(Ti) + W(Nb) + W(La) + ~ ~
W(Ta)+W(Al)：3.0 6.0%，W(Ti)+W(Al)<2.0%，其中，W(Mo)：0.5 1.0%，W(Al)：0.5 2.0%，W~ ~ ~
(Ti)：0.5 1.0%，W(Nb)：0.5 1.0%，W(La)：0.5 1.0%，W(Ta)0.5 1.0%，余量为Co。
~ ~ ~ ~
[0031] 具体的，W(Cr)：W(Ni)=（2.4‑2.6）：1。在该比例下，3D打印的合金高温抗氧化效果最好，在大气环境下，高温使用过程中（600 800℃）表面会形成一层致密纤薄的氧化膜，防~止进一步氧化发生，且合金可保持较好的高温力学性能。
[0032] 具体的，W(Al)：0.5 2.0%，W(Ti)：0.5 1.0%，W(Ti)+W(Al)<2.0%。在该范围内，3D打~ ~印的合金抗开裂效果最好，从打印沉积成形过程，到后续热处理、机械加工过程，均可最大程度降低打印件开裂的可能性。且可有效均衡打印件内应力，大幅降低热处理过程导致的变形程度。
[0033] 一种3D打印用钴基高温合金粉末的制备方法，所述制备方法为：S1、原料熔炼：按配方将纯金属、中间合金原料在真空条件下加热熔炼；
S2、雾化制粉：将熔炼后的预合金金属利用氩气进行雾化制粉；
S3、粉末筛分：将步骤S2所制备预合金金属粉在惰性气体保护气氛下进行筛分分
级处理；
S4、保温干燥：将步骤S3筛分后的粉末进行干燥。
[0034] 具体的，步骤S1中，Nb、Ta、Mo和W金属元素采用中间合金的原料方式投料。
[0035] 更具体的，本技术针对高熔点难容金属Nb（熔点2477℃）、Ta（熔点2996℃）、Mo（熔点2620℃）和W（熔点3410℃）等采取投料低熔点中间合金的方式，如：对Nb元素添加，采用NiNb65中间合金（熔点1320℃）；W元素添加，采用CoW20中间合金（熔点1680℃）；Ta元素添加，采用NiTa30中间合金（熔点约1400℃）；Mo元素添加，采用NiMo28中间合金（熔点约1380℃）。以上4种中间合金均是成熟金属产品，便于市场采购，相较Nb、Ta、Mo和W金属单质，其熔点大幅下降至50%左右且较为接近，极大降低了成分合金的熔炼难度。结合等功率保持熔炼工艺——采用阶梯式升功率方式，功率跨度10‑30Kw，每个功率阶段保持10‑30min，保证金属液得到充分电磁搅拌，依据实际情况，必要时增加机械搅拌，利于熔炼过程把控和合金元素扩散，最终大大降低了最终高温合金粉末中成分偏析的风险。最终，合金粉末成分均匀，不存在难熔金属颗粒或高熔点中间相颗粒。
[0036] 具体的，步骤S1中，所述熔炼温度为1650～1700℃，熔炼时间为10～40min。
[0037] 具体的，步骤S2中，雾化制粉的雾化气压为4.0～5.0Mpa。
[0038] 具体的，步骤S3中，惰性气体保护气氛的压力为0.05～0.95Mpa，筛分后粉末粒径范围为15～53μm。
[0039] 一种3D打印用钴基高温合金粉末的应用，所述钴基高温合金粉末应用于3D打印。
[0040] 具体的，将3D打印后的试件进行热处理，热处理温度为300～400℃，保温1～3h，保温结束，继续升温至800～1000℃，保温时间为2～8h，随炉冷却，得到3D打印试件。
[0041] 实施例1一种3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：10%、W(Cr)：
25%、W(W)：7.5%、W(C)：0.2%、W(Mo)：0.5%、W(Al)：0.5%、W(Ti)：0.5%、W(Nb)：1.0%、W(La)：
1.0%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0042] 所述3D打印用钴基高温合金粉末的制备方法为：S1、原料熔炼：按配方将纯金属、中间合金原料在真空条件下加热熔炼。
[0043] 对Nb元素添加，采用NiNb65中间合金；W元素添加，采用CoW20中间合金；Ta元素添加，采用NiTa30中间合金；Mo元素添加，采用NiMo28中间合金。
[0044] 熔炼过程中采用机械搅拌，采用阶梯式升功率方式（功率跨度为10‑30Kw）：功率10 Kw下保持10min；功率20 Kw下保持20min；最后在1680℃下熔炼30min。
[0045] S2、雾化制粉：将熔炼后的预合金金属利用氩气进行雾化制粉；雾化制粉的雾化气压为4.5Mpa。
[0046] S3、粉末筛分：将步骤S2所制备预合金金属粉在氮气保护气氛下进行筛分分级处理；氮气保护气氛的压力为0.6Mpa，筛分后粉末粒径范围为15～53μm。
[0047] S4、保温干燥：将步骤S3筛分后的粉末进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为4h，得到钴基高温合金粉末。
[0048] 使用钴基高温合金粉末进行3D打印，其中3D打印条件为：扫描功率250W，扫描速度950mm/s，扫描间距0.09mm，层厚0.03mm。
[0049] 将3D打印的合金试件进行热处理，350℃下保温2h，保温结束，继续升温至900℃，保温时间为5h，随炉冷却，得到3D打印试件。
[0050] 实施例2一种3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：10.5%、W(Cr)：
26%、W(W)：7%、W(C)：0.15%、W(Mo)：1.0%、W(Al)：0.5%、W(Ti)：1.0%、W(Nb)：1.0%、W(La)：
1.0%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0051] 所述3D打印用钴基高温合金粉末的制备方法为：S1、原料熔炼：按配方将纯金属、中间合金原料在真空条件下加热熔炼。
[0052] 对Nb元素添加，采用NiNb65中间合金；W元素添加，采用CoW20中间合金；Ta元素添加，采用NiTa30中间合金；Mo元素添加，采用NiMo28中间合金。
[0053] 熔炼过程中采用机械搅拌，采用阶梯式升功率方式（功率跨度为10‑30Kw）：功率10 Kw下保持10min；功率20 Kw下保持10min；功率30 Kw下保持10min；最后在1700℃下熔炼10min。
[0054] S2、雾化制粉：将熔炼后的预合金金属利用氩气进行雾化制粉；雾化制粉的雾化气压为5Mpa。
[0055] S3、粉末筛分：将步骤S2所制备预合金金属粉在氮气保护气氛下进行筛分分级处理；氮气保护气氛的压力为0.05Mpa，筛分后粉末粒径范围为15～53μm。
[0056] S4、保温干燥：将步骤S3筛分后的粉末进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为4h，得到钴基高温合金粉末。
[0057] 使用钴基高温合金粉末进行3D打印，其中3D打印条件为：扫描功率250W，扫描速度950mm/s，扫描间距0.09mm，层厚0.03mm。
[0058] 将3D打印的合金试件进行热处理，300℃下保温3h，保温结束，继续升温至800℃，保温时间为8h，随炉冷却，得到3D打印试件。
[0059] 实施例3一种3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：11.0%、W(Cr)：
27.5%、W(W)：8.0%、W(C)：0.1%、W(Mo)：0.5%、W(Al)：1.0%、W(Ti)：0.5%、W(Nb)：0.5%、W(La)：
0.5%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0060] 所述3D打印用钴基高温合金粉末的制备方法为：S1、原料熔炼：按配方将纯金属、中间合金原料在真空条件下加热熔炼。
[0061] 对Nb元素添加，采用NiNb65中间合金；W元素添加，采用CoW20中间合金；Ta元素添加，采用NiTa30中间合金；Mo元素添加，采用NiMo28中间合金。
[0062] 熔炼过程中采用充分电磁搅拌，采用阶梯式升功率方式（功率跨度为10‑30Kw）：功率10 Kw下保持10min；功率20 Kw下保持10min；功率30 Kw下保持10min；最后在1650℃下熔炼40min。
[0063] S2、雾化制粉：将熔炼后的预合金金属利用氩气进行雾化制粉；雾化制粉的雾化气压为4Mpa。
[0064] S3、粉末筛分：将步骤S2所制备预合金金属粉在氮气保护气氛下进行筛分分级处理；氮气保护气氛的压力为0.95Mpa，筛分后粉末粒径范围为15～53μm。
[0065] S4、保温干燥：将步骤S3筛分后的粉末进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为4h，得到钴基高温合金粉末。
[0066] 使用钴基高温合金粉末进行3D打印，其中3D打印条件为：扫描功率250W，扫描速度950mm/s，扫描间距0.09mm，层厚0.03mm。
[0067] 将3D打印的合金试件进行热处理，400℃下保温1h，保温结束，继续升温至1000℃，保温时间为2h，随炉冷却，得到3D打印试件。
[0068] 实施例4一种3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：9.5%、W(Cr)：
24.5%、W(W)：7.0%、W(C)：0.1%、W(Mo)：0.5%、W(Al)：1.5%、W(Ti)：0.4%、W(Nb)：1.0%、W(La)：
1.0%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0069] 所述3D打印用钴基高温合金粉末的制备方法为：S1、原料熔炼：按配方将纯金属、中间合金原料在真空条件下加热熔炼。
[0070] 对Nb元素添加，采用NiNb65中间合金；W元素添加，采用CoW20中间合金；Ta元素添加，采用NiTa30中间合金；Mo元素添加，采用NiMo28中间合金。
[0071] 熔炼过程中采用机械搅拌，采用阶梯式升功率方式（功率跨度为10‑30Kw）：功率10 Kw下保持10min；功率20 Kw下保持10min；功率30 Kw下保持10min；最后在1700℃下熔炼20min。
[0072] S2、雾化制粉：将熔炼后的预合金金属利用氩气进行雾化制粉；雾化制粉的雾化气压为5Mpa。
[0073] S3、粉末筛分：将步骤S2所制备预合金金属粉在氮气保护气氛下进行筛分分级处理；氮气保护气氛的压力为0.6Mpa，筛分后粉末粒径范围为15～53μm。
[0074] S4、保温干燥：将步骤S3筛分后的粉末进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为4h，得到钴基高温合金粉末。
[0075] 使用钴基高温合金粉末进行3D打印，其中3D打印条件为：扫描功率250W，扫描速度950mm/s，扫描间距0.09mm，层厚0.03mm。
[0076] 将3D打印的合金试件进行热处理，350℃下保温2h，保温结束，继续升温至900℃，保温时间为4h，随炉冷却，得到3D打印试件。
[0077] 对比例1采用实施例1相同的方法制备3D打印用钴基高温合金粉末，不同之处在于：减少Cr元素的用量。
[0078] 本对比例1中，3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：10%、W(Cr)：20%、W(W)：7.5%、W(C)：0.2%、W(Mo)：0.5%、W(Al)：0.5%、W(Ti)：0.5%、W(Nb)：1.0%、W(La)：1.0%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0079] 其他制备过程与实施例1相同。
[0080] 对比例2采用实施例1相同的方法制备3D打印用钴基高温合金粉末，不同之处在于：增大Cr元素的用量。
[0081] 本对比例2中，3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：10%、W(Cr)：30%、W(W)：7.5%、W(C)：0.2%、W(Mo)：0.5%、W(Al)：0.5%、W(Ti)：0.5%、W(Nb)：1.0%、W(La)：1.0%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0082] 其他制备过程与实施例1相同。
[0083] 对比例3采用实施例2相同的方法制备3D打印用钴基高温合金粉末，不同之处在于：不加入La。
[0084] 本对比例3中，3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：10.5%、W(Cr)：26%、W(W)：7%、W(C)：0.15%、W(Mo)：1.0%、W(Al)：0.5%、W(Ti)：1.0%、W(Nb)：
1.0%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0085] 其他制备过程与实施例2相同。
[0086] 对比例4采用实施例2相同的方法制备3D打印用钴基高温合金粉末，不同之处在于：增大La的用量，使得W(Mo) +W(Al)+W(Ti) + W(Nb) + W(La) +W(Ta)＞6.0%。
[0087] 本对比例4中，3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：10.5%、W(Cr)：26%、W(W)：7%、W(C)：0.15%、W(Mo)：1.0%、W(Al)：0.5%、W(Ti)：1.0%、W(Nb)：
1.0%、W(La)：2.5%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0088] 其他制备过程与实施例2相同。
[0089] 对比例5采用实施例2相同的方法制备3D打印用钴基高温合金粉末，不同之处在于：不加入Mo。
[0090] 本对比例5中，3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：10.5%、W(Cr)：26%、W(W)：7%、W(C)：0.15%、W(Al)：0.5%、W(Ti)：1.0%、W(Nb)：1.0%、W(La)：
1.0%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0091] 其他制备过程与实施例2相同。
[0092] 对比例6采用实施例2相同的方法制备3D打印用钴基高温合金粉末，不同之处在于：增大Mo的用量，且使得W(Mo) + W(Al)+W(Ti) + W(Nb) + W(La) + W(Ta)＞6.0%。
[0093] 本对比例6中，3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：10.5%、W(Cr)：26%、W(W)：7%、W(C)：0.15%、W(Mo)：2.0%、W(Al)：0.5%、W(Ti)：1.0%、W(Nb)：
1.0%、W(La)：1.0%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0094] 其他制备过程与实施例2相同。
[0095] 对比例7采用实施例2相同的方法制备3D打印用钴基高温合金粉末，不同之处在于：不加入Al。
[0096] 本对比例7中，3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：10.5%、W(Cr)：26%、W(W)：7%、W(Mo)：1.0%、W(C)：0.15%、W(Ti)：1.0%、W(Nb)：1.0%、W(La)：
1.0%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0097] 其他制备过程与实施例2相同。
[0098] 对比例8采用实施例2相同的方法制备3D打印用钴基高温合金粉末，不同之处在于：增大Al的加入量。
[0099] 本对比例8中，3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：10.5%、W(Cr)：26%、W(W)：7%、W(C)：0.15%、W(Mo)：1.0%、W(Al)：5.0%、W(Ti)：1.0%、W(Nb)：
1.0%、W(La)：1.0%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0100] 其他制备过程与实施例2相同。
[0101] 对比例9采用实施例2相同的方法制备3D打印用钴基高温合金粉末，不同之处在于：增大Al的加入量，使得W(Ti)+W(Al)＞2.0。
[0102] 本对比例9中，3D打印用钴基高温合金粉末的化学成分（质量分数）为：W(Ni)：10.5%、W(Cr)：26%、W(W)：7%、W(C)：0.15%、W(Mo)：1.0%、W(Al)：2.0%、W(Ti)：1.0%、W(Nb)：
1.0%、W(La)：1.0%、W(Ta)：1.0%，余量为Co。
[0103] 对比例10采用实施例1相同的方法制备3D打印用钴基高温合金粉末，不同之处在于：原料熔炼过程中，按配方将纯金属在真空条件下加热熔炼，即所有的金属元素均使用元素单质作为原料，并提高了熔炼温度，本对比例10中的熔炼温度为3450℃。
[0104] 对比例11采用实施例1相同的方法制备3D打印用钴基高温合金粉末，不同之处在于：将3D打印的合金试件进行热处理时，直接在900℃下保温7h，然后随炉冷却，得到3D打印试件。
[0105] 将以上实施例和对比例制备的3D打印试件进行性能测试，具体的测试方法为：室温力学性能检测参照GB/T 228.1；高温力学性能检测参照GB/T 228.2；高温蠕变性能检测参照GB/T 2039‑2012；抗氧化性能检测参照HB5258‑83；热腐蚀检测参照GB/T38231‑2019。测试结果如下表1‑表2。
[0106] 表1 3D打印试件的力学性能和高温性能测试结果
[0107] 表2 3D打印试件的抗氧化性能及耐高温腐蚀性能
[0108] 从以上表格数据可以看出：实施例1～实施例4采用本发明所述方法制备的合金粉末具有很好的力学性能及高温性能，同时具有很好的抗氧化性能和耐高温腐蚀能力。本技术通过以Ni、Cr、W三种合金元素添加为主，辅以少量C、Mo、Nb、Ta、Ti及稀土金属La等合金元素，通过成分优化调整，在合金中形成均匀分布的高熔点化合物，并提高合金中γ ′相—Co3M（M＝Ni、Ti、Cr、Nb、Mo、Ta和W等）的体积分数及其熔解温度，进而实现钴基高温合金高温性能的提升。其中，Ni元素倾向分布在γ′相中，提高了γ ′相的溶解温度，同时也扩大了Co‑W‑Ni‑Cr系新型钴基高温合金高温下稳定的γ／γ ′两相区，类似的，Mo、Ti、Ta、Nb等难熔合金元素也可显著提高γ ′相溶解温度，进而提高了合金的高温承受能力，使得本材料长时间极限载荷零部件的高温区间可达（600 1000℃）。Cr元素主要与Ni元素相配合，二者起到~协同作用，Cr元素在合金表面形成致密的Cr2O3氧化层阻断O向基体的扩散，提高合金的高温抗氧化性。Ni元素能够促进Cr2O3的生长及延缓合金的结节性氧化，提高合金的抗氧化性能
3 3
及耐高温腐蚀能力。同时，Cr（密度7.19 g/cm）、Ni（密度8.90 g/cm）元素可替代相当一部
3
分约10%的W（密度19.35 g/cm）元素，相对传统钴基合金，W含量约17‑18%，等体积减重效果达30%‑50%，有效起到合金轻量化的效果。且W含量减少，有利于减少有害二次相如χ‑Co3W和μ‑Co7W6等硬脆相在基体中析出，对合金性能有显著的积极作用。此外，适量Mo、W、La、Ti、Nb和Ta等难熔合金元素的添加，既保证了可生成足量的高熔点化合物，同时作为强γ ′相形成元素，显著提高了γ ′相的体积分数，又避免了元素过量，导致的γ ′相加速粗化和密度增加，较好的实现了对合金的强化效果。
[0109] 从对比例1‑2和实施例1的数据结果可以看出：如果Cr元素的用量过多或过少，都会导致合金的力学性能、高温性能、抗氧化性能、耐热腐蚀性下降。因为Cr元素主要与Ni元素相配合，二者起到协同作用，Cr元素在合金表面形成致密的Cr2O3氧化层阻断O向基体的扩散，提高合金的高温抗氧化性。Ni元素能够促进Cr2O3的生长及延缓合金的结节性氧化，提高合金的抗氧化性能及耐高温腐蚀能力。而且当元素含量W（Cr）：W(Ni)=（2.4‑2.6）：1时，合金高温抗氧化效果最好，在大气环境下，高温使用过程中（600 800℃）表面会形成一层致密纤~薄的氧化膜，防止进一步氧化发生，且合金可保持较好的高温力学性能。
[0110] 从对比例3‑4和实施例2的数据结果可以看出：如果合金粉末中不加入La，或者La的加入量过多，都会导致试件的力学性能及高温力学性能下降。
[0111] 从对比例5‑6和实施例2的数据结果可以看出：如果合金粉末中不加入Mo，或者Mo的加入量过多，都会导致合金试件的力学性能及高温力学性能下降。由此可以看出：适量Mo、W、La、Ti、Nb和Ta等难熔合金元素的添加，既保证了可生成足量的高熔点化合物，同时作为强γ ′相形成元素，显著提高了γ ′相的体积分数，又避免了元素过量，导致的γ ′相加速粗化和密度增加，较好的实现了对合金的强化效果。
[0112] 从对比例7‑8和实施例2的数据结果可以看出：Al元素的加入量不合适也会导致合金试件的力学性能及高温力学性能下降，而且会出现开裂现象。本发明技术方案通过本发明通过应用晶界偏析工程理论，对合金化元素含量进行合理设计，添加适量A铝元素W(Al)：0.5 2.0%，合金凝固过程中，铝的溶解度会随温度降低而下降，造成铝元素在支晶界和晶界~
发生富集，促进了连续液相薄膜的形成。同时基体连续收缩会在支晶界和晶界处产生大的残余应力。随温度进一步降低，B2相在支晶界和晶界位置逐渐析出，并逐渐发生调幅分解，分解为岛状B2相和富Cr的BCC相。调幅分解引发的相变行为会促进摩尔体积膨胀，而金属间化合物相的非对称分布会引入更多的几何位错，两方面产生的应力场能够共同抵消部分残余拉应力，改变枝晶界和晶界位置的残余应力分布状态，甚至由拉应力状态转变为压应力状态，从而可有效抑制合金开裂行为。此外，结合熔炼工艺的优化，实现了γ′强化相在钴基高温合金中的均匀分布，实现了细小弥散的MoC强化相在钴基高温合金中的均匀分布，对打印过程产生的内应力起到了均匀分散效果，进一步减少了应力开裂风险，本发明所述钴基高温合金粉末制得的高温合金试件无裂纹发生，致密度达99%以上。最终，通过SLM工艺制备的合金组织中，无裂纹发生，致密度达99%以上。
[0113] 从对比例9和实施例1的数据比对可以看出：当W(Ti)+W(Al)<2.0%是，3D打印的合金抗开裂效果最好，且不会降低合金力学性能。从打印沉积成形过程，到后续热处理、机械加工过程，均可最大程度降低打印件开裂的可能性。且可有效均衡打印件内应力，大幅降低热处理过程导致的变形程度。
[0114] 从对比例10和实施例1的数据比对可以看出：如果原料均使用金属单质，则需要使用非常高的熔炼温度，熔炼难度极高，而且生产能耗高；另外，最终制备出的合金试件力学性能及高温力学性能均会有所下降。本发明所述制备方法，针对高熔点难容金属Nb（熔点2477℃）、Ta（熔点2996℃）、Mo（熔点2620℃）和W（熔点3410℃）等采取投料低熔点中间合金的方式，极大降低了成分合金的熔炼难度，结合等功率保持熔炼工艺：采用阶梯式升功率方式，功率跨度10‑30Kw，每个功率保持10‑30min，保证金属液得到充分电磁搅拌，依据实际情况，必要时增加机械搅拌，利于熔炼过程把控和合金元素扩散，最终大大降低了最终高温合金粉末中成分偏析的风险。最终，合金粉末成分均匀，不存在难熔金属颗粒或高熔点中间相颗粒，从而提升合金试件的力学性能及高温力学性能，无裂纹发生。
[0115] 从对比例11和实施例1的数据比对可以看出：合金试件热处理过程如果直接在高温条件下进行，会导致合金试件的力学性能及高温力学性能下降，有裂纹发生。本发明的热处理过程，通过逐步阶段升温，更好地控制材料在加热过程中的热应力变化，保证材料/零件受热均匀一致，避免因温度变化过快导致材料/零件损坏；另外，通过逐步升温，可及时发现并处理任何可能导致过热或燃烧的异常情况，从而保护设备和材料安全；还有，采用阶段式升温，可精确控制温度的准确性，通过精确控制温度变化，确保热处理过程的准确性和可重复性。
[0116] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合穷举，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0117] 对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以所附权利要求为准。
