[发明专利]一种3D打印含钪锆铝合金的热处理工艺

说明书

本发明公开了一种3D打印含钪锆铝合金的热处理方法，其包括，加热3D打印零部件后迅速降温；通电加热保温；其中：所述加热3D打印零部件后迅速降温，其为在10～50s内将温度升高至300～500℃，然后使零部件温度在1～240s内降至‑50℃～100℃；所述通电加热保温，其为在脉冲电流密度为250A/cm²下加热至200～300℃，加温速度为30～70℃/min，保温时间为20～60min。本发明的一种3D打印含钪锆铝合金的热处理工艺中，打印零部件经该热处理工艺后，可保证Al₃(Sc,Zr)析出相的纳米尺寸弥散分布，零部件硬度最大可提高52HV_0.2。

技术领域

本发明属于增材制造铝合金热处理领域，特别涉及一种3D打印含钪锆铝合金的热处理工艺，能够保证纳米尺寸析出相的析出的同时，稳定热处理过程中零部件晶粒尺寸。

背景技术

目前，增材制造技术被广泛应用于合金零部件制造，所打印出来的机械部件具有高的强度以及细的晶粒组织，较成熟的打印机械零部件包括铁基、铝合金、铜合金以及镍基高温合金等等。在之后的研究当中，为了得到强度更高打印零部件，往往对打印出的成品进行热处理，特别是铝合金，在时效固溶等热处理后强度可以提高80MPa左右，一般采取的热处理方法为在100℃、200℃以及更高的温度下固溶，得到析出相来强化打印后的零部件。特别是，对于含钪锆的铝合金中，通过在300℃保温5h的方式来析出Al₃(Sc,Zr)相，形成析出以及稀有元素的固溶强化，不管是在拉伸强度还是塑性上都有提高。但是这种热处理方式由于保温时间长避免不了零部件晶粒组织以及析出相的长大，从而在一定程度上限制了打印铝合金强度提高的上限,另外,对于热处理后零部件硬度有所降低,由于晶粒以及析出相的长大。

因此，为了解决以上问题，包括：(1)传统的热处理工艺导致析出相以及晶粒长大；(2)铝合金中析出相不能均匀的在晶界析出；(3)传统的热处理方式能耗大以及时间长，提出了本发明。本发明通过提出一种创新性的3D打印含钪锆铝合金的热处理工艺，通过微波加热快速冷却以及通入脉冲电流，来实现3D打印铝合金热处理后力学性能的最大限度的提高，本发明的优势在于实现析出相的纳米尺度强化同时维持3D打印的细晶结构，因此不仅能提高材料的塑形，而且能同时提高材料的硬度。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。

因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种3D打印含钪锆铝合金的热处理方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种3D打印含钪锆铝合金的热处理方法，其包括，加热3D打印零部件后迅速降温；通电加热保温。

作为本发明所述的3D打印含钪锆铝合金的热处理方法的优选方案，其中：所述加热3D打印零部件后迅速降温，其为在10～50s内将温度升高至300～500℃，然后使零部件温度在1～240s内降至-50℃～200℃；所述通电加热保温，其为在脉冲电流密度为250A/cm²下加热至200～300℃，加温速度为30～70℃/min，保温时间为20～60min。

作为本发明所述的3D打印含钪锆铝合金的热处理方法的优选方案，其中：所述加热3D打印零部件后迅速降温为采用微波加热以及液氮快速冷却的方式，目的在于达到Al₃(Sc,Zr)形核最佳温度，增大过冷度，提高形核驱动力，促进形核率，保证Al₃(Sc,Zr)析出相的大量形核而不长大，同时由于时间极短，零部件晶粒不生长；所述保温，采用脉冲电流加热的方式，主要目的在于控制Al₃(Sc,Zr)相形核长大，缓慢生长至5～15nm左右，同时抑制零部件晶粒长大。