一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法技术

本发明专利技术涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法，包括以下步骤：打印完成后清理残余粉末；将高强铝合金毛坯构件连同基板进行反淬火处理以及时效热处理，再进行精加工处理。通过本后处理方法，能提高激光选区熔化成形高强铝合金构件的强度与成形精确，实现薄壁、多曲面、点阵等复杂结构高强铝合金构件成形质量的提升。的提升。的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，特别是涉及一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法。

技术介绍

[0002]铝合金具有轻质、耐蚀、比强度高等特点，在航空航天等领域有广泛的应用。航空航天技术的快速发展要求承力构件的力学性能提出更高要求，同时其成形工艺还需满足多功能、轻量化等设计制造需求。激光选区熔化成形技术可实现薄壁、点阵等复杂结构铝合金构件快速、精确、一体化成形，在航空航天先进制造领域的热门研究方向。
[0003]但是，由于铝合金激光吸收率低、热导率高、粉末流动性差等原因，激光增材制造铝合金面临孔隙缺陷控制、热变形控制、热开裂控制等难题。相较于其他牌号铝合金，6XXX系铝合金（AlSi10Mg、AlSi7Mg等）具有更好的焊接性与铸造性，在激光选区熔化成形时热裂纹、孔洞缺陷少，常用于制备格栅、蒙皮、管路等非承力构件。但是，激光选区熔化成形6XXX系铝合金的抗拉强度很难超过450MPa，无法满足轻量化设计承力件制备的需求。2XXX系（Al
‑
Mg
‑
Cu）以及7XXX系（Al
‑
Mg
‑
Cu
‑
Zn）铝合金的锻件抗拉强度可超过500MPa，但是由于其合金化程度高，凝固区间宽，激光选区熔化成形时容易产生热裂纹，力学性能较差。因此，需要设计新型高强铝合金成分体系以适应激光增材制造工艺要求。
[0004]目前，国内外已开发了添加稀土元素的Al/>‑
Mg
‑
Sc
‑
Zr以及添加纳米陶瓷颗粒的Al
‑
TiB2等多种体系高强铝合金，通过优化打印工艺以及热处理工艺，高强铝合金的抗拉强度可超过500MPa，有望应用于航空支架、航空接头、卫星天线支座等精密承力件的制备。航空航天精密承力构件对的成形精度要求高，虽然激光选区熔化成形技术的打印精度可保证在0.1mm左右，但是受到打印过程中热应力的影响，高强铝合金构件仍然存在一定热变形。另外，热处理工艺是提升高强铝合金强度的重要后处理工序，但是在热处理过程中，高强铝合金构件的残余应力释放同样会导致构件发生变形。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法，能提高激光选区熔化成形高强铝合金构件的强度与成形精确，实现薄壁、多曲面、点阵等复杂结构高强铝合金构件成形质量的提升。
[0006]本专利技术是通过采用下述技术方案实现的：一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法，其特征在于：包括以下步骤：打印完成后清理残余粉末；将高强铝合金毛坯构件连同基板进行反淬火处理以及时效热处理，再进行精加工处理。
[0007]所述反淬火处理具体指：将高强铝合金毛坯构件连同基板在负正温度下循环热处理。
[0008]将高强铝合金毛坯构件连同基板在负正温度下循环热处理具体包括以下流程：将
高强铝合金毛坯构件及基板放入
‑
180~
‑
196℃的低温液氮环境中保温0.5~2小时，然后在150~180℃高温环境中保温0.5~2小时，然后空冷至室温，并按照上述流程循环2~4次。
[0009]在150~180℃高温环境中保温具体指：将所述高强铝合金毛坯构件及基板在150~180℃的油浴中保温。
[0010]时效热处理后的高强铝合金抗拉强度＞500MPa，延伸率＞8%。
[0011]所述时效热处理具体指采用空气炉对高强铝合金毛坯构件进行时效热处理，针对Al
‑
Mg
‑
Sc
‑
Zr系高强铝合金，热处理温度为300~360℃，热处理时间为2~8小时；针对TiB2增强高强铝合金，热处理温度为140~180℃，热处理时间为5~10小时。
[0012]所述精加工处理具体指：通过电火花线切割机，将高强铝合金毛坯构件从基板上切除，通过钣钳工序取出毛坯构件上的支撑，通过铣床、车床和钻床加工构件装配面。
[0013]所述精加工处理后还包括喷砂工艺流程。
[0014]所述喷砂工艺使用30~50目的刚玉或者石英砂作为磨料，喷砂压力为0.6~0.9MPa，喷嘴与构件表面法线夹角为10~25
°
，喷嘴与构件之间的距离为25~40 mm。
[0015]经过喷砂工艺处理后的高强铝合金构件表面粗糙度Ra＜6.3μm。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果表现在：1、本专利技术中，通过优化热处理、机加工等后处理工序，提高激光选区熔化成形高强铝合金构件的强度与成形精确，实现薄壁、多曲面、点阵等复杂结构高强铝合金构件成形质量的提升。更为具体的，本专利技术先通过反淬火处理，能降低表面残余应力，减小毛坯构件热变形，稳定毛坯构件尺寸；再通过时效热处理，提升毛坯构件的拉伸强度与屈服强度；最后再进行精加工即可。
[0017]2、本专利技术中，将高强铝合金毛坯构件连同基板在负正温度下循环热处理，能达到降低激光选区熔化成形高强铝合金毛坯构件的热应力的效果。
[0018]3、将所述高强铝合金毛坯构件及基板在150~180℃的油浴中保温，能提升反淬火处理过程高温环境中传热的均匀性。
[0019]4、本专利技术，根据高强铝合金的成分体系特征优化热处理温度以及时间，使得本专利技术特别适用于多款不同成分激光选区熔化成形高强铝合金构件的制备，可有效提升构件的良品率。
附图说明
[0020]下面将结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，其中：图1为本专利技术中Al
‑
Mg
‑
Sc
‑
Zr高强铝合金反淬火热处理温度曲线图；图2为本专利技术中Al
‑
Mg
‑
Sc
‑
Zr高强铝合金时效热处理温度曲线图；图3为本专利技术中反淬火+时效热处理后以及时效热处理拉伸曲线图。
具体实施方式
[0021]实施例1作为本专利技术基本实施方式，本专利技术包括一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法，包括以下步骤：打印完成后清理残余粉末；将高强铝合金毛坯构件连同基板进行反淬火处理以及时效热处理，再进行精加工处理。
[0022]实施例2作为本专利技术一较佳实施方式，本专利技术包括一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法，包括以下步骤：打印完成后清理残余粉末：打印完成后，将激光选区熔化成形高强铝合金毛坯构件以及基板上的残余粉末清理干净。
[0023]将高强铝合金毛坯构件连同基板进行反淬火处理，具体的，将高强铝合金毛坯构件连同基板在负正温度下循环热处理，降低表面残余应力，减小毛坯构件热变形，稳定毛坯构件尺寸。
[0024]将高强铝合金毛坯构件连同基板进行时效热处理，依据高强铝合金的成分体系特征优化热处理温度以及时间，例如，针对Al
‑
M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法，其特征在于：包括以下步骤：打印完成后清理残余粉末；将高强铝合金毛坯构件连同基板进行反淬火处理以及时效热处理，再进行精加工处理。2.根据权利要求1所述的一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法，其特征在于：所述反淬火处理具体指：将高强铝合金毛坯构件连同基板在负正温度下循环热处理。3.根据权利要求2所述的一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法，其特征在于：将高强铝合金毛坯构件连同基板在负正温度下循环热处理具体包括以下流程：将高强铝合金毛坯构件及基板放入
‑
180~
‑
196℃的低温液氮环境中保温0.5~2小时，然后在150~180℃高温环境中保温0.5~2小时，然后空冷至室温，并按照上述流程循环2~4次。4.根据权利要求3所述的一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法，其特征在于：在150~180℃高温环境中保温具体指：将所述高强铝合金毛坯构件及基板在150~180℃的油浴中保温。5.根据权利要求1或4所述的一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处理方法，其特征在于：时效热处理后的高强铝合金抗拉强度＞500MPa，延伸率＞8%。6.根据权利要求5所述的一种提高激光选区熔化成形高强铝合金质量的后处...

【专利技术属性】
技术研发人员：方欣，荣鹏，陈东东，黄丹，陈勇，王晓燕，成靖，易涛，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：