[发明专利]一种SLM制备铝合金中共晶硅的变质方法

说明书

本发明公开了一种SLM制备铝合金中共晶硅的变质方法，属于金属材料增材制造领域。所述方法包括以下步骤：A、将铝合金粉末通过SLM制备铝合金制件；B、SLM制备铝合金制件的过程中，对铝合金制件进行热震动处理；所述热震动处理的具体操作包括：每打印一段时间，对SLM设备的基板和内腔进行加热并保温，然后冷却至基板的预热温度的步骤，直至铝合金制件制备完成。本发明采用SLM过程中热震动处理的方式实现共晶硅的变质作用，经处理后的共晶硅组织呈现细小、圆滑的外观，材料内部未发现孔洞裂纹等缺陷。本方法无需添加额外化学元素及添加外加机械场，操作简单，过程易控，为铝合金增材制造技术在航空航天领域的应用提供巨大潜力。

技术领域

本发明涉及金属增材制造技术领域，具体涉及一种SLM制备铝合金中共晶硅的变质方法，尤其涉及一种方便易控的纤维状或球形共晶硅制备方法。

背景技术

增材制造领域铝合金为应用最广泛的一类材料，增材制造方法为铝合金复杂构件的制造提供了更有力的途径，为其在航空航天领域的应用提供有力保障。共晶硅的形貌对铝合金的性能有重大影响，铸造件中共晶硅一般呈现带有尖锐棱角的片状或网状结构，这种结构在材料受力变形过程中常常会划伤基体，导师材料失效。因此，铝合金制件中一般需要对共晶硅进行变质处理，使共晶硅呈现较小的尺寸和圆滑的形貌。

关于共晶硅的变质方法研究较多，传统的共晶硅的变质方式主要分为两类：少量元素添加，如Sr、Na、La、Ce等；如专利文献CN111719070A中记载了一种通过Y和Ce元素掺杂进铝合金中，利用其对α-Al细化，产生细晶强化效应，并对共晶硅和共晶Mg2Si相的变质效果。另一种为外加机械作用，如铸造过程中的超声作用或机械破碎；如专利文献CN111254327A记载了采用超声辅助手段有效的改善了高硅铝合金的品质，获得了理想的组织状态，获得的高硅铝合金中，初晶硅的平均尺寸小于40μm，共晶硅的的平均尺寸低于12μm。但是上述两种方法均存在缺点，元素添加常常伴随着由于蒸发和化学反应导致元素损失，此外，引入化学元素还会导致高孔隙率和低致密度。而外加力场的方法过程难以操控，外加力场的控制参数与零件的几何特征密切相关。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种SLM制备铝合金共晶硅的变质方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种SLM制备铝合金共晶硅的变质方法，包括以下步骤：

A、将铝合金粉末通过SLM制备铝合金制件；

B、对SLM制备铝合金制件的过程中，对铝合金制件进行热震动处理；

所述热震动处理的具体操作包括：每打印一段时间，对SLM设备的基板和内腔进行加热并保温，然后冷却至基板的预热温度的步骤，直至铝合金制件制备完成。

优选地，热震动处理中，所述加热温度控制在500±50℃。

优选地，热震动处理中，所述保温时间控制在15-30min。

优选地，热震动处理中，所述冷却速率为10-15℃/min。冷却速率过大会产生较大的内应力，导致零件产生较大变形；冷却速率过小会导致晶粒发生明显长大，削弱零件的性能。

优选地，零件制备过程中，所述基板的预热温度为80℃。

优选地，所述铝合金粉末采用的铝合金选自AlSi10Mg、AlSi7Mg、AlSi12等。

优选地，所述SLM制备铝合金制件采用的参数设置为：激光功率为350w，扫描速度为1000mm/s，铺粉层厚为30μm，扫描间距为0.18mm。

本发明还提供了一种根据前述的变质方法制备的铝合金制件，所述铝合金制件中，共晶硅颗粒尺寸细小，尺寸分布为0.1~2.0μm。