[发明专利]一种基于SLM工艺优化铝合金构件力学性能的方法

说明书

本发明公开了一种基于SLM工艺优化铝合金构件力学性能的方法，在SLM工艺中不同的处理流程中，使用不同的热处理温度处理铝合金构件，其中，200℃对应去应力退火的过程；280℃对应二次结晶的过程；300℃对应二次结晶后长大的过程；320℃对应二次结晶后长大的过程。本发明采用非平衡冶金条件下得物理模型分析方法，制定出针对铝合金增材制造构件的热处理制度，达到优化铝合金构件的目的。本发明的优势在于在原有生产流程上构建了更加精准的热处理制度，优化铝合金构件力学性能的同时并没有造成生产成本的增加，适应于大规模工业生产的推广应用。

技术领域

本发明涉及铝合金构件生产制造工艺技术领域，具体是指一种基于SLM工艺优化铝合金构件力学性能的方法。

背景技术

新型飞机大量采用长寿命、轻重量以及高生存力的结构设计，许多新工艺得到了快速发展。尤其是增材制造工艺(俗称3D打印)，该工艺凭借其高柔性、短流程、复杂结构一体化成形、热影响区域小、材料利用率高、操作自由度高、无污染、净成形等优势在复杂金属构件制造领域，特别是铝合金材料的金属构件制造方面得到了大规模应用。

随着装配要求的不断提高，对增材制造工艺尤其是激光选区熔化工艺(SLM)制造构件的力学性能要求也随之提升。特别是针对不同的装配条件和受力需求，需要对零件的力学性能进行调控，以满足实际使用的要求，这种情况就需要对铝合金构件的整体制造工艺进行优化，否则零件无法满足使用的需求，极有可能付出重大的代价。因此发展一种可靠稳定、易操作、无污染以及经济实用的激光选区熔化工艺制造的铝合金构件的力学性能调控方法变得十分迫切。

激光选区熔化工艺制造的铝合金构件其力学性能调控方法的关键在于，其方法的可操作性高、经济性好以及力学性能可以精准调控，同时尽量不改变原有的生产模式、生产工序等。这就要求在原有的生产工序上进行精确控制与修正，对影响铝合金构件力学性能的关键工序进行深入研究，研究该工序对铝合金的晶粒尺寸、组织致密度、晶界析出相等微观组织的作用机制，最终探索出激光选区熔化工艺铝合金构件的力学性能调控方法。因此深入研究整个铝合金材料SLM生产工艺过程，明确对铝合金构件力学性能起关键影响因素的工艺，并展开深入研究，找出最稳定的工艺参数是铝合金构件性能调控方法的关键点。现在还未见有相关基于SLM工艺优化铝合金构件力学性能的报道。

发明内容

本发明提出一种不增加生产成，适应于大规模工业生产的推广应用的铝合金构件力学性能调控方法。

本发明通过下述技术方案实现：一种基于SLM工艺优化铝合金构件力学性能的方法在SLM工艺中不同的处理流程中，使用不同的热处理温度处理铝合金构件。

其具体温度的探索过程如下：

1、对于激光选区熔化技术得到的铝合金构件以及试棒，进行表面清粉处理；

2、将铝合金构件以及试棒放入高温热处理炉，采用不同的热处理制度进行处理，分别加热至不同保温2h，空冷至室温；

3、对不同热处理制度下的铝合金构件微观金相组织进行观测；

4、对不同热处理制度下的铝合金构件进行力学性能测试。

铝合金材料SLM工艺制造流程主要包括铝合金粉末材料选取、打印制造工序、热处理、打磨检测、矫形试装等过程。对最终铝合金构件力学性能起影响作用的主要有铝合金粉末材料选取、打印制造工艺以及热处理制度这几个方面。其中对力学性能影响最为关键的环节就是热处理制度的选取。基于以上需求，本发明采用非平衡冶金条件下得物理模型分析方法，制定出针对铝合金增材制造构件的热处理制度，达到优化铝合金构件的目的。本发明的优势在于在原有生产流程上构建了更加精准的热处理制度，优化铝合金构件力学性能的同时并没有造成生产成本的增加，适应于大规模工业生产的推广应用。

为更好的实现本发明的方法，进一步地，对所述铝合金构件进行热处理的时间为两小时。