一种添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件及其工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件及其工艺，将低熔点多组元合金和铝合金粉末加入混粉机中混粉制备沉积态增材制造成形构件，然后将制备得到的沉积态增材制造成形构件置于热处理炉中进行固溶处理，再将固溶处理完成的构件从热处理炉中取出，置于冷却介质中进行淬火处理，淬火后的铝合金构件置于热处理炉中随炉加热、保温，得到时效处理的铝合金构件，时效后的铝合金构件置于空气中冷却至室温，得到铝合金增材制造件。本发明专利技术获得铝合金增材制造件具有优异的力学性能，显著提高了成形件质量。本发明专利技术的铝合金增材制造件可应用于如航空航天、生物医疗、武器装备等行业，满足对高强度铝合金构件的要求。满足对高强度铝合金构件的要求。满足对高强度铝合金构件的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件及其工艺


[0001]本专利技术涉及增材制造工艺领域，具体涉及一种添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件及其工艺。

技术介绍

[0002]以7075为代表的7XXX系高强铝合金具有密度小、加工性能好、强度高等特点，被广泛应用于航空工业中，如飞机起落架，航空发动机涡轮等，是主要的结构材料之一。增材制造技术可以利用三维模型直接成形出形状复杂的结构，有效缩短加工周期，提高产品质量，在高端装备的研制中拥有巨大的市场价值和应用前景。
[0003]激光粉末床熔融是一种用于生产复杂功能金属零件的增材制造工艺，通过电脑设计零件模型，经由增材制造设备，直接控制激光束以分层方式选择性熔化金属粉末来生产一体化成形零件。在此过程中无需人看护，无需考虑零件复杂程度，与传统制造工艺相比，其具有高柔性、高材料利用率和高性能的优点。
[0004]高强度铝合金作为可热处理强化的铝合金材料，近些年大部分研究都是从改进制造工艺的方式来提高成形件质量，但并无法达到满意的效果。引入热处理工艺将成为零件强化的手段之一，但由于沉积态铝合金的沉积态组织特殊性，简单的沿用针对铸态、锻态材料的传统热处理工艺效果并不理想。因此针对沉积态铝合金的特性，开发具有针对性的热处理工艺，完善高质量的高强度铝合金成形工艺研究进一步提升铝合金性能的重要手段。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供针对上述问题，提供一种添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件及其工艺，提高成形件质量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：
[0007]一种添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件的制造工艺，包括以下步骤：
[0008]1)制备混合粉末原料：将低熔点多组元合金和7XXX系铝合金粉末加入混粉机中混粉，混粉时混粉机抽真空并通入惰性气体作为保护气体；混合粉末原料中，低熔点多组元合金为ZrCuAlNi合金，质量分数为3～10％；
[0009]2)制备沉积态增材制造成形构件：采用激光粉末床熔融法进行增材制造加工；
[0010]3)固溶处理：将制备得到的沉积态增材制造成形构件置于热处理炉中，将炉温度升高至450℃～470℃，保温0.5～3h，进行固溶处理；
[0011]4)淬火处理：将固溶处理完成的构件从热处理炉中取出，置于冷却介质中进行淬火处理，得到淬火完成后的铝合金构件；其中，淬火处理为将铝合金从高温转移到冷却介质中冷却；
[0012]5)时效处理：将淬火后的铝合金构件置于热处理炉中随炉加热至110℃～130℃，保温18～44h，得到时效处理的铝合金构件；
[0013]6)冷却：将时效后的铝合金构件置于空气中冷却至室温。
[0014]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0015]进一步地，步骤1)中，混粉采用V型混粉机，通过真空泵将V型混粉机抽取真空，保护气体采用质量分数为99.99％的氩气；V型混粉机的转速为10～20转/分钟，机械混粉时间设置为24～48h。
[0016]进一步地，步骤1)中，低熔点多组元合金粉末粒径为25μm～97μm，7XXX系铝合金粉末粒径为20μm～127μm。
[0017]进一步地，步骤1)中，7XXX系铝合金为7075铝合金。
[0018]作为优选的方案，步骤1)中，ZrCuAlNi合金的质量分数组成为：Cu 25％
‑
30％、Zr42％
‑
51％、Al 12％
‑
15％、Ni 6％
‑
10％、Ti 0
‑
2％、Y 0
‑
2％；ZrCuAlNi合金的制备方法为将Cu、Zr、Al、Ni、Ti和Y金属原料先熔炼成母合金，随后采用雾化制粉工艺制成球形低熔点多组元合金粉末。
[0019]进一步地，步骤2)中，激光粉末床熔融制造过程中，成形时激光功率为200W～360W、扫描速度为200mm/s～700mm/s。
[0020]作为优选的方案，步骤3)中，热处理炉以5℃/min～10℃/min的升温速率加热至450℃～470℃。
[0021]作为优选的方案，步骤4)中，从热处理炉中转移到冷却介质的转移时间为5s～20s，冷却介质为15℃～25℃的水。
[0022]作为优选的方案，步骤5)中，热处理炉以5℃/min～10℃/min的升温速率加热至110℃～130℃。
[0023]本专利技术还保护上述制造工艺获得的添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术针对添加低熔点多组元合金的7XXX系铝合金，将添加低熔点多组元合金的7XXX系铝合金制造技术与热处理方法相结合提供了一种效果显著的增材制造工艺。
[0026]本专利技术获得铝合金增材制造件具有优异的力学性能，显著提高了成形件质量。经过本专利技术处理得到的铝合金构件，晶粒尺寸细小，强度和硬度得到显著提高，在基本不改变断口伸长率的情况下提高其屈服强度和抗拉强度。
[0027]本专利技术的铝合金增材制造件可应用于如航空航天、生物医疗、武器装备等行业，满足对高强度铝合金构件的要求。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的制造工艺流程图。
[0029]图2为实施例1中沉积态7075铝合金激光粉末床熔融增材制造构件的元素分布EDS分析图。
[0030]图3为实施例1中经热处理后7075铝合金构件的元素分布EDS分析图。
[0031]图4为实施例1中沉积态7075铝合金构件的HRTEM图。
[0032]图5为实施例1中经热处理后7075铝合金构件的HRTEM图。
具体实施方式
[0033]以下通过实施例的形式对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此
理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0034]下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明均为常规方法，所用的试剂、方法和设备，如无特殊说明均为本
常规试剂、方法和设备。
[0035]本专利技术提供了一种添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件及其制造工艺，制造工艺包括以下步骤：
[0036]1)制备混合粉末原料：将低熔点多组元合金和7XXX系铝合金粉末加入混粉机中混粉，混粉时混粉机抽真空并通入惰性气体作为保护气体；混合粉末原料中，低熔点多组元合金为ZrCuAlNi合金，质量分数为3～10％；其中，优选的，混粉采用V型混粉机，通过真空泵将V型混粉机抽取真空，保护气体采用质量分数为99.99％的氩气；V型混粉机的转速为10～20转/分钟，机械混粉时间设置为24～48h。低熔点多组元合金粉末粒径为25μm～97μm，7XXX系铝合金粉末粒径为20μm～127μm。其中，优选的，7XXX系铝合金优选为7075铝合金；ZrCuAlNi合金的质量分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)制备混合粉末原料：将低熔点多组元合金和7XXX系铝合金粉末加入混粉机中混粉，混粉时混粉机抽真空并通入惰性气体作为保护气体；混合粉末原料中，低熔点多组元合金为ZrCuAlNi合金，质量分数为3～10％；2)制备沉积态增材制造成形构件：采用激光粉末床熔融法进行增材制造加工；3)固溶处理：将制备得到的沉积态增材制造成形构件置于热处理炉中，将炉温度升高至450℃～470℃，保温0.5～3h，进行固溶处理；4)淬火处理：将固溶处理完成的构件从热处理炉中取出，置于冷却介质中进行淬火处理，得到淬火完成后的铝合金构件；其中，淬火处理为将铝合金从高温转移到冷却介质中冷却；5)时效处理：将淬火后的铝合金构件置于热处理炉中随炉加热至110℃～130℃，保温18～44h，得到时效处理的铝合金构件；6)冷却：将时效后的铝合金构件置于空气中冷却至室温。2.根据权利要求1所述的添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件的制造工艺，其特征在于：步骤1)中，混粉采用V型混粉机，通过真空泵将V型混粉机抽取真空，保护气体采用质量分数为99.99％的氩气；V型混粉机的转速为10～20转/分钟，机械混粉时间设置为24～48h。3.根据权利要求1所述的添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件的制造工艺，其特征在于：步骤1)中，低熔点多组元合金粉末粒径为25μm～97μm，7XXX系铝合金粉末粒径为20μm～127μm。4.根据权利要求1所述的添加低熔点多组元合金的铝合金增材制造件的制造工艺，其特征在于：步骤1)中，7XXX系铝合金为7075铝合金。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘婷婷，朱承锋，韦辉亮，廖文和，朱志光，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：