本发明专利技术提供了一种3D打印铝合金的热处理方法，所述方法包括以下步骤：将3D打印铝合金试样进行热等静压处理，然后随炉冷却；将处理后的试样进行固溶处理，然后进行水冷；再将该试样进行时效处理，空冷后得到热处理后的3D打印铝合金。本发明专利技术通过采用热等静压、固溶以及时效的组合热处理工艺，并辅以适宜的冷却方式，来提高3D打印铝合金材料的致密度与强度，尤其是能够消除材料内部残余应力，提高屈服强度和延伸率等塑性性能，改善了铝合金材料的综合力学性能，扩展了3D打印金属材料的应用领域；所述组合热处理工艺针对3D打印金属材料的缺陷进行选择，对于各类金属材料性能的改善均有借鉴作用。
【技术实现步骤摘要】
一种3D打印铝合金的热处理方法
本专利技术属于金属材料
，涉及一种3D打印铝合金的热处理方法。
技术介绍
金属3D打印技术具有尺寸精度高、表面质量好、成形件性能优异等优点，尤其是可以实现几十甚至上百个传统零件的一体成形，可以完成高复杂程度、薄壁件的精确成形，被各国优先推广，在众多领域应用广泛。作为金属3D打印的重要材料之一，铝合金由于具有密度轻、弹性好、比刚度和比强度高等一系列优良特性，在军工、航空航天、汽车制造等领域已经被广泛的应用且具有很好的发展前景。虽然3D打印制备的铝合金的力学性能高于传统铸造铝合金，但由于铝合金粉体的流动性较差，而熔融铝的低流动性会导致成形件打印过程不稳定，孔隙率高，且打印件沉积态残余应力大。CN105463352A公开了一种以AlSi10Mg为基底的3D打印薄壁件的热处理方法，包括将薄壁件进行退火处理，后在高温为160～190℃、低温为-50～-60℃的高低温区间内进行高低温循环处理，该方法通过退火处理和高低温循环处理来降低零件的内应力，但所得材料的塑性性能仍有待进一步提高，综合性能还需改善。CN109797353A公开了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，该工艺包括：对构建件进行加热处理，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，完成去应力处理；对构建继续进行加热处理，升温至塑韧化处理温度，控制塑韧化处理温度为260-300℃，保温30-50min，完成后对构件降温冷却；虽然该处理工艺对现有的3D打印件普遍存在的内部残余应力大，塑性较差等缺点进行了改进，但处理方式较为单一，难以形成协同提升租用，对铝合金的高性能要求仍有差距。综上所述，对于3D打印金属件的热处理工艺的选择，还需选择多种热处理方式相组合，在消除内应力的同时，还可消除内部缺陷，提高强度、塑性等综合力学性能。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种3D打印铝合金的热处理方法，所述方法依次采用热等静压、固溶以及时效的组合热处理工艺，将3D打印铝合金试样进行热处理，以解决3D打印法制备的铝合金内部应力较大的问题，既能够消除内部残余应力，提高强度，又能够提高材料的屈服强度和延伸率，使其综合力学性能优异，从而能够扩展其应用范围。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种3D打印铝合金的热处理方法，所述方法包括以下步骤：(1)将3D打印铝合金试样进行热等静压处理，然后随炉冷却；(2)将步骤(1)处理后的试样进行固溶处理，然后进行水冷；(3)将步骤(2)处理后的试样进行时效处理，空冷后得到热处理后的3D打印铝合金。本专利技术中，由于3D打印法制备的铝合金材料存在孔隙率高、内部残余应力大的缺陷，因而采用热等静压+固溶+时效的组合热处理工艺，并依据热处理方式的不同采用不同的冷却方式，通过热等静压工艺可以提高材料的致密度，消除内应力，固溶和时效处理在消除其内部应力的同时，还能够提高其屈服强度和延伸率等塑性性能，使得材料的综合力学性能优异，从而扩展3D打印金属材料的应用范围。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述铝合金包括铝硅合金，优选为AlSi10Mg和/或AlSi7Mg。优选地，步骤(1)所述铝合金3D打印成型的方法为：将铝合金粉末置于3D打印设备的供粉仓中，调节基板的预热温度和铝合金粉末的铺粉厚度，用激光进行扫描照射，烧结后重新铺粉打印，多次重复至粉末烧结实体与基板结合。本专利技术中，3D打印又称增材制造，是一种通过逐层打印的方式制造产品的技术，所述3D打印设备采用ConceptLaser1000R增材制造设备，以激光扫描使铝合金熔融再凝固来进行铝合金的层状成型。作为本专利技术优选的技术方案，所述铝合金粉末置于3D打印设备前，先进行干燥。优选地，所述基板的预热温度为100～150℃，例如100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述铝合金粉末采用刮刀均匀铺在3D打印设备的加工平台上。优选地，所述铝合金粉末的铺粉厚度为30～60μm，例如30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm或60μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述激光的功率为300～600W，例如300W、350W、400W、450W、500W、550W或600W等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述激光扫描的速度为1000～2000mm/s，例如1000mm/s、1000mm/s、1200mm/s、1400mm/s、1600mm/s、1800mm/s或2000mm/s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述激光扫描时的光斑直径为80～120μm，例如80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm或120μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述重新铺粉打印的次数至少为3次，例如3次、4次、5次或6次等，打印次数的选择与所需材料的尺寸以及每次铺粉厚度的选择有关。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述热等静压处理在热等静压成形室内进行。优选地，步骤(1)所述热等静压处理的温度为460～540℃，例如460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃或540℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)所述热等静压处理的压力为100～150MPa，例如100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa或150MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)所述热等静压处理的保温时间为2～4h，例如2h、2.5h、3h、3.5h或4h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述热等静压处理的升温速率为3～10℃/min，例如3℃/min、5℃/min、7℃/min、8℃/min或10℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)所述随炉冷却的速率为5～20℃/min，例如5℃/min、7℃/min、9℃/min、12℃/min、15℃/min、18℃/min或20℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，热等静压处理后选择随炉冷却主本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D打印铝合金的热处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n(1)将3D打印铝合金试样进行热等静压处理，然后随炉冷却；/n(2)将步骤(1)处理后的试样进行固溶处理，然后进行水冷；/n(3)将步骤(2)处理后的试样进行时效处理，空冷后得到热处理后的3D打印铝合金。/n
【技术特征摘要】
1.一种3D打印铝合金的热处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将3D打印铝合金试样进行热等静压处理，然后随炉冷却；
(2)将步骤(1)处理后的试样进行固溶处理，然后进行水冷；
(3)将步骤(2)处理后的试样进行时效处理，空冷后得到热处理后的3D打印铝合金。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，步骤(1)所述铝合金包括铝硅合金，优选为AlSi10Mg和/或AlSi7Mg；
优选地，步骤(1)所述铝合金3D打印成型的方法为：将铝合金粉末置于3D打印设备的供粉仓中，调节基板的预热温度和铝合金粉末的铺粉厚度，用激光进行扫描照射，烧结后重新铺粉打印，多次重复至粉末烧结实体与基板结合。
3.根据权利要求2所述的热处理方法，其特征在于，所述铝合金粉末置于3D打印设备前，先进行干燥；
优选地，所述基板的预热温度为100～150℃；
优选地，所述铝合金粉末采用刮刀均匀铺在3D打印设备的加工平台上；
优选地，所述铝合金粉末的铺粉厚度为30～60μm。
4.根据权利要求2或3所述的热处理方法，其特征在于，所述激光的功率为300～600W；
优选地，所述激光扫描的速度为1000～2000mm/s；
优选地，所述激光扫描时的光斑直径为80～120μm；
优选地，所述重新铺粉打印的次数至少为3次。
5.根据权利要求1-4任一项所述的热处理方法，其特征在于，步骤(1)所述热等静压处理在热等静压成形室内进行；
优选地，步骤(1)所述热等静压处理的温度为460～540℃；
优选地，步骤(1)所述热等静压处理的压力为100～150MPa；
优选地，步骤(1)所述热等静压处理的保温时间为2～4h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的热处理方法，其特征在于，步骤(1)所述热等静压处理的升温速率为3～10℃/min；
优选地，步骤(1)所述随炉冷却的速率为5～20℃/min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的热处理方法，其特征在于，步骤(2)所述固溶处理在空气循环炉内进行；
优选地，步骤(2)所述固溶处理的温...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志茹，
申请(专利权)人：飞而康快速制造科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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