铝合金构件的热处理工艺、铝合金构件及其3D打印方法技术

本申请涉及材料加工技术领域，具体而言，涉及一种增材制造的铝硅系铝合金构件的热处理工艺及铝合金构件，以及3D打印方法。该工艺包括以下步骤：对构件进行加热处理，升温至去应力处理温度；控制去应力处理温度为160‑180℃，保温120‑150min；继续进行加热处理，使构件升温至去塑韧化处理温度；控制塑韧化处理温度为260‑300℃，保温30‑50min；降温冷却。去应力处理降低构件材料的残余应力，同时在材料基体中更多的形成Si相颗粒核心，增加Si相颗粒数量，抑制Si相快速长大；塑韧化处理降低构件材料打印成形时快速凝固带来的强化效果，提高材料的塑韧性，同时高温短时的处理方式，使前期形成的Si相核心只产生少量的长大，使处理后的零件残余应力小，塑韧性得到提高。

Heat Treatment Technology of Aluminum Alloy Components, Aluminum Alloy Components and Their 3D Printing Method

The present application relates to the field of material processing technology, in particular to a heat treatment process for aluminium-silicon series aluminium alloy components manufactured by adding materials, an aluminium alloy component and a 3D printing method. The process includes the following steps: heating the component to the temperature of stress-relief treatment; controlling the temperature of stress-relief treatment to 160 180 and holding 120 150 min; continuing to heat the component to the temperature of de-plasticizing and toughening treatment; controlling the temperature of plasticizing and toughening treatment to 260 300 and holding for 30 50 min; and cooling down. Stress-relieving treatment reduces the residual stress of component materials, at the same time, more Si phase particles are formed in the material matrix, increasing the number of Si phase particles, inhibiting the rapid growth of Si phase; plasticizing and toughening treatment reduces the strengthening effect of rapid solidification of component materials during printing and forming, and improves the plasticity and toughness of materials. At the same time, high temperature and short-term treatment methods make the pre-formed Si phase core only produce. With a small amount of growth, the residual stress of the treated parts is small and the plasticity and toughness are improved.

【技术实现步骤摘要】
铝合金构件的热处理工艺、铝合金构件及其3D打印方法
本申请涉及材料加工
，具体而言，涉及一种增材制造的铝硅系铝合金构件的热处理工艺及铝合金构件，还涉及铝合金构件的3D打印方法。
技术介绍
Al-Si系铝合金是金属增材制造领域应用最广泛的材料，用于航空航天、医疗、机械等领域金属结构零部件的制造。而通过增材制造的铝合金构件由于应力大、塑韧性差等原因，无法直接使用，必须通过热处理的方法，消除材料内部的残余应力，控制铝合金基体的二次析出相的形态与分布，从而提高零部件的塑韧性能，采用不同的热处理工艺路径和不同的热处理工艺参数对Al-Si系铝合金残余应力的消除效果，铝合金基体的二次析出相的形态与分布效果，处理后构件原有力学强度的损失程度各不相同，所以选择增材制造Al-Si系铝合金构件的热处理方法很重要。现有增材制造Al-Si系铝合金构件的热处理方法是：将构件放入空气热处理炉中，随炉加热到退火温度，退火温度为240-260℃或300-320℃，保温6-8h或2-4h，然后随炉冷却的室温取出。但现有增材制造Al-Si系铝合金构件的热处理方法存在的缺陷是:1)为了最大程度的保留增材制造Al-Si系铝合金构件快速凝固后带来的力学强度强化效果，使用较低的退火温度，虽然抑制了基体Si相的长大，但也抑制了铝合金回复过程，使材料内部残余应力消除较少，塑韧性水平低；2)为了获得较好的消除应力效果，使用较高的退火温度，造成材料内Si相的快速长大，从而失去了原有析出相弥散强化的效果，使材料力学强度大幅度的降低。
技术实现思路
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种增材制造的铝硅系铝合金构件的热处理工艺及通过该工艺处理而得的铝合金构件，以及一种铝合金构件的3D打印方法。为了实现上述目的，根据本技术方案的一个方面，本技术方案提供了一种增材制造的铝硅系铝合金构件的热处理工艺。根据本申请实施例的增材制造的铝硅系铝合金构件的热处理工艺，其包括以下步骤：对构件进行加热处理，使构件升温至去应力处理温度；控制去应力处理温度为160-180℃，保温120-150min，完成去应力处理；对完成去应力处理的构件继续进行加热处理，使构件升温至去塑韧化处理温度；控制塑韧化处理温度为260-300℃，保温30-50min，完成塑韧化处理；对完成塑韧化处理的构件降温冷却。进一步的，在使构件升温至去应力处理温度的过程中，控制升温速率为4-5℃/min。进一步的，在使构件升温至去塑韧化处理温度的过程中，控制升温速率为4-5℃/min。进一步的，对构件进行加热处理通过空气热处理炉完成。进一步的，对完成塑韧化处理的构件快速降温冷却包括：塑韧化处理结束后，将构件快速取出，置于空气中冷却。为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案还提供了一种铝合金构件。根据本申请实施例的铝合金构件，其为通过增材制造得到的铝硅系铝合金构件，所述铝硅系铝合金构件经过了本申请提供的上述的热处理工艺处理制得。为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案还提供了一种铝合金构件的3D打印方法。根据本申请实施例的铝合金构件的3D打印方法，包括了本申请提供的上述的热处理工艺。其中热处理工艺用于对3D打印完成的构件进行热处理，3D打印的具体实现方式适用于现有技术。本申请增材制造的铝硅系铝合金构件的热处理工艺，通过去应力处理步骤能够大幅度的降低构件材料的残余应力，同时在材料基体中更多的形成Si相颗粒核心，增加Si相颗粒数量，抑制Si相快速长大；通过后续的塑韧化处理，可以降低构件材料打印成形时快速凝固带来的强化效果，提高材料的塑韧性，同时高温短时的处理方式，使前期形成的Si相核心只产生少量的长大，使处理后的零件残余应力小，塑韧性得到提高。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示意性的给出了本申请实施例1的热处理工艺的加热温度与加热时间的对应关系；图2示意性的给出了本申请对比例1的热处理工艺的加热温度与加热时间的对应关系；图3示意性的给出了本申请实施例2的热处理工艺的加热温度与加热时间的对应关系；图4示意性的给出了本申请实施例3的热处理工艺的加热温度与加热时间的对应关系；图5示意性的给出了本申请实施例4的热处理工艺的加热温度与加热时间的对应关系；图6示意性的给出了本申请实施例5的热处理工艺的加热温度与加热时间的对应关系；图7为对比例1的热处理工艺处理后的构件的微观组织照片；以及图8为实施例1的热处理工艺处理后的构件的微观组织照片。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1-8并结合实施例来详细说明本申请。实施例1一种增材制造的铝硅系铝合金构件的热处理工艺，该铝合金构件的牌号为AlSi10Mg，如图1所示，热处理工艺包括以下步骤：(1)将构件放入空气热处理炉中，进行加热处理，使构件升温至去应力处理温度，控制升温速率为4℃/min；(2)控制去应力处理温度为160℃，保温130min，完成去应力处理；(3)对完成去应力处理的构件继续在空气热处理炉中进行加热处理，使构件升温至去塑韧化处理温度，控制升温速率为5℃/m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金构件的热处理工艺，所述铝合金构件为增材制造的铝硅系铝合金构件，其特征在于，包括以下步骤：对构件进行加热处理，使构件升温至去应力处理温度；控制去应力处理温度为160‑180℃，保温120‑150min，完成去应力处理；对完成去应力处理的构件继续进行加热处理，使构件升温至去塑韧化处理温度；控制塑韧化处理温度为260‑300℃，保温30‑50min，完成塑韧化处理；对完成塑韧化处理的构件降温冷却。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金构件的热处理工艺，所述铝合金构件为增材制造的铝硅系铝合金构件，其特征在于，包括以下步骤：对构件进行加热处理，使构件升温至去应力处理温度；控制去应力处理温度为160-180℃，保温120-150min，完成去应力处理；对完成去应力处理的构件继续进行加热处理，使构件升温至去塑韧化处理温度；控制塑韧化处理温度为260-300℃，保温30-50min，完成塑韧化处理；对完成塑韧化处理的构件降温冷却。2.根据权利要求1所述的铝合金构件的热处理工艺，其特征在于，在使构件升温至去应力处理温度的过程中，控制升温速率为4-5℃/min。3.根据权利要求1所述的铝合金构件的热...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗伟，蒋疆，樊勇，杨三强，邓明鲁，王慧如，李群，陈嘉琦，孟伟杰，
申请(专利权)人：北京星驰恒动科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11