激光增材制造铝锂合金的析出相有序析出调控方法技术

本发明专利技术提供一种激光增材制造铝锂合金的析出相有序析出调控方法，包括：将铝锂合金材料送入熔池进行逐层打印，形成打印层；在逐层打印时，对于每一层成型的打印层，均进行轧制变形，通过控制变形量来调控析出相的分布，再打印下一层，直到完成整个铝锂合金工件的打印成型，其中每一层打印层的变形量为大变形量7％

【技术实现步骤摘要】
激光增材制造铝锂合金的析出相有序析出调控方法


[0001]本专利技术涉及铝锂合金
，具体而言涉及一种激光增材制造铝锂合金(Al
‑
Li)的析出相有序析出调控方法。

技术介绍

[0002]增材制造技术主要是以激光束、电子束、等离子或离子束为热源，在增材制造过程中根据所用的材料，采用高功率激光束熔化或者快速凝固逐层堆积生长，其中材料可分为粉末材料和丝材材料。对于金属材料的增材制造技术来说，可以分为以送粉为技术特征的激光沉积制造和以粉床铺粉为技术特征的选区激光熔化制造。
[0003]Al
‑
Li合金具有低密度，高弹性模量，优异的断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展性能等特点。所以，Al
‑
Li合金被认为是下一代航空航天应用中很有前途的候选材料。如飞行器燃料贮箱、火箭推进器贮箱、飞机地板、梁、机身长桁、框、梁、腹板等部位。
[0004]为了降低材料的生产成本和提高生产效率，人们尝试利用增材制造来生产铝锂合金。焦世坤等研究发现激光熔化沉积技术制造的Al
‑
Li合金在板底部，沉积态Al
‑
Li合金的枝晶明显粗化并且在枝晶间区域会出现富铜沉淀，影响合金的综合性能。杨齐等人研究发现采用一般增材制造生产出的Al
‑
Li合金会形成柱状晶粒以及不均匀的元素分布，其Al
‑
Li合金中各相会沿晶界分布且不均匀，这将会影响Al
‑
Li合金的综合性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种激光增材制造铝锂合金的析出相有序析出调控方法，包括以下步骤：
[0006]将铝锂合金材料以粉末态或者丝材送入熔池，通过激光束高温熔化进行逐层打印，形成打印层；
[0007]在逐层打印时，对于每一层成型的打印层，均进行轧制变形，通过控制变形量来调控析出相的分布，再打印下一层，直到完成整个铝锂合金工件的打印成型，其中每一层打印层的变形量为大变形量7％
‑
9％；以及
[0008]对打印成型的铝锂合金工件的固溶时效处理。
[0009]优选地，所述铝锂合金材料Al
‑
Cu
‑
Li
‑
Mg
‑
Zr合金。
[0010]优选地，所述方法还包括：
[0011]控制激光束以设置的幅度和频率搅动熔池。
[0012]优选地，对于逐层送丝同步打印铝锂合金，单层打印高度为1～1.5mm。
[0013]优选地，对于逐层送粉同步打印铝锂合金，单层打印高度为0.6～0.8mm。
[0014]优选地，所述对打印成型的铝锂合金工件的固溶时效处理，包括：
[0015]将打印成型的铝锂合金工件放入固熔炉中进行固熔处理，其固熔温度为510℃，固熔时长2
‑
2.4h；最后在固熔炉中进行时效处理，其时效温度为160℃，保温时长为40
‑
48h。
[0016]优选地，所述每一层打印层的变形量为7％
‑
9％时，T1相与θ＇相在晶内位错处析
出，并且不在围绕晶界聚集分布。
[0017]本专利技术通过控制金属材料在逐层打印的同时，同步对每层Al
‑
Li合金进行大形变量的轧制变形，通过控制轧制时的变形量，来控制析出相的有序析出，使得晶内的增强相不再是聚集在晶界位置并且无序排列，而是通过大形变量的轧制使得晶内位错增殖，晶内位错缠结，T1相与θ＇相在晶内位错处析出，并且T1相的晶粒尺寸减小，促进了晶粒细化和均匀分布，提高Al
‑
Li合金的强度、抗拉伸、延展率等综合性能。
[0018]应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。
[0019]结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本专利技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本专利技术教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
[0020]附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本专利技术的各个方面的实施例，其中：
[0021]图1是激光熔化沉积是示意图。
[0022]图2是轧制变形的示意图。
[0023]图3是变形量为0时，Al
‑
Li合金组织分布示意图。
[0024]图4是变形量为3％时，Al
‑
Li合金组织分布示意图。
[0025]图5是变形量为5％时，Al
‑
Li合金组织分布示意图。
[0026]图6是变形量为7％时，Al
‑
Li合金组织分布示意图。
[0027]图7是变形量为9％时，Al
‑
Li合金组织分布示意图。
[0028]图中各附图标记的含义如下：
[0029]1、基板；2、上一层；3、沉积层；4、熔池；5、激光光束；6、旁轴送粉系统；7、保护气；8、δ＇相；9、θ＇相；10、T1相；11、晶界。
具体实施方式
[0030]为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0031]在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本专利技术所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本专利技术公开的一些方面可以单独使用，或者与本专利技术公开的其他方面的任何适当组合来使用。
[0032]本专利技术旨在提出一种激光增材制造铝锂合金的析出相有序析出调控方法，包括以下步骤：将铝锂合金材料以粉末态或者丝材送入熔池，通过激光束高温熔化进行逐层打印，形成打印层；在逐层打印时，对于每一层成型的打印层，均进行轧制变形，通过控制变形量来调控析出相的分布，再打印下一层，直到完成整个铝锂合金工件的打印成型，其中每一层
打印层的变形量为大变形量7％
‑
9％；以及对打印成型的铝锂合金工件的固溶时效处理。
[0033]在以下的实施例中，我们以旁轴送粉增材制造打印工艺为例，结合图1、2所示的激光熔化沉积和轧制变形过程示意，以Al
‑
Cu
‑
Li
‑
Mg
‑
Zr合金材料的Al
‑
Li合金丝材为例进行打印。如下表示例性的标识了Al
‑
Li合金丝材的组分与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光增材制造铝锂合金的析出相有序析出调控方法，其特征在于，包括：将铝锂合金材料以粉末态或者丝材送入熔池，通过激光束高温熔化进行逐层打印，形成打印层；在逐层打印时，对于每一层成型的打印层，均进行轧制变形，通过控制变形量来调控析出相的分布，再打印下一层，直到完成整个铝锂合金工件的打印成型，其中每一层打印层的变形量为大变形量7％
‑
9％，通过大变形量调控改善铝锂合金的析出相；以及对打印成型的铝锂合金工件的固溶时效处理。2.根据权利要求1所述的激光增材制造铝锂合金的析出相有序析出调控方法，其特征在于，所述铝锂合金材料Al
‑
Cu
‑
Li
‑
Mg
‑
Zr合金。3.根据权利要求1所述的激光增材制造铝锂合金的析出相有序析出调控方法，其特征在于，所述方法还包括：控制激光束以设置的幅度和频率搅动熔池。4.根据权利要求1所述的激光增材制造铝锂合金的析出相有序析...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙中刚，万桂林，戴国庆，郭艳华，冯亮，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：