[发明专利]选区激光熔化铝合金的成分设计优化方法

说明书

本发明涉及一种选区激光熔化铝合金的成分设计优化方法，包括以下步骤：S1、根据所设计合金配置原料，制成不同的合金坯锭；S2、对合金坯锭进行预处理和加工，制成合金样块；S3、采用高能激光束对合金样块表面进行第一次激光表面扫描处理，在合金样块表面形成第一激光熔化层；再次采用高能激光束对第一激光熔化层的区域进行第二次激光表面扫描处理，形成第二激光熔化层；S4、将S3步骤的合金样块进行感应快速加热处理和淬冷处理；S5、对S4步骤的合金样块的第二激光熔化层进行表面形貌观察及组织性能表征与测试，并与合金粉末选区激光熔化样品进行对比，判断所述合金是否适用于选区激光熔化技术并优化合金成分。

技术领域

本发明涉及铝合金的成分设计优化方法，尤其涉及一种选区激光熔化铝合金的成分设计优化方法。

背景技术

增材制造(Additive Manufacture)技术，又称3D打印，是基于离散-堆积原理，根据零部件的三维CAD切片模型数据直接成型高性能、致密度接近100％的三维金属零件，可以快速制造出无余量的原型件。随着工业设计的不断发展，零部件的结构也越来越复杂，且对其结构的精度要求越来越高，因此，增材制造技术在当今制造业中竞争力不断扩大，同时也是国内外重点突破的新型材料制造技术。选区激光熔化(Selective laser melting)，也称为选择性激光熔化，是金属材料增材制造技术中的一种主要技术途径，它利用高能激光作为能量源，按照三维CAD切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描，而扫描过的金属粉末熔化并快速冷却凝固成型，最终可以获得高致密度、高精度的金属零部件。目前，可以应用于选区激光熔化技术的材料包括钛合金、高温合金、铝合金、不锈钢及合金等。

但是，由于不同合金材料中各组分及配比均有很大差异，导致其成型性能也存在很大差异，因此，适用于选区激光熔化的合金材料体系相当有限。例如，某些合金易氧化、流动性差、铺粉时易产生团聚，并且具有过高的激光发射率和热导率，导致该些合金的选区激光熔化的制造工艺较为困难。因此，对合金材料的组分、配比进行分析和筛选，并判断其是否属于适合选区激光熔化成型的材料体系的方法尤为重要。

现有技术中，论文(1)Selective laser sintering/melting(SLS/SLM)of pureAl,Al–Mg,and Al–Si powders:Effect of processing conditions and powderproperties(Journal of Materials Processing Technology,2013,213:1387)；论文(2)Evaluation of an Al-Ce alloy for laser additive manufacturing(ActaMaterialia,2017,126:507)和论文(3)Microstructures and mechanical property ofAlMgScZrMn:A comparison between selective laser melting,spark plasmasintering and cast(Materials Science and Engineering:A,2019,756:354)公开了对合金成分进行分析筛选的方法。筛选的方法通常包括如下步骤：合金选择、熔炼、雾化制粉、粉末筛选、选区激光熔化成型，再研究成型后的材料的成型性、显微组织以及性能，进而判断该合金成分是否适用于选区激光熔化成型技术。但是，经过上述步骤进行合金成分筛选，不仅需要很长的实验周期，而且也面临高昂的成本，限制了其广泛应用。