[发明专利]激光增材制造铝锂合金的析出相有序析出调控方法

说明书

本发明提供一种激光增材制造铝锂合金的析出相有序析出调控方法，包括：将铝锂合金材料送入熔池进行逐层打印，形成打印层；在逐层打印时，对于每一层成型的打印层，均进行轧制变形，通过控制变形量来调控析出相的分布，再打印下一层，直到完成整个铝锂合金工件的打印成型，其中每一层打印层的变形量为大变形量7％‑9％；以及对打印成型的铝锂合金工件的固溶时效处理。本发明通过控制金属材料在逐层打印的同时，同步对每层Al‑Li合金进行大形变量的轧制变形，控制析出相的有序析出，使得晶内的增强相不再是聚集在晶界位置并且无序排列，使得T₁相与θ＇相在晶内位错处析出，T₁相的晶粒尺寸减小，促进了晶粒细化和均匀分布，提高综合性能。

技术领域

本发明涉及铝锂合金技术领域，具体而言涉及一种激光增材制造铝锂合金(Al-Li)的析出相有序析出调控方法。

背景技术

增材制造技术主要是以激光束、电子束、等离子或离子束为热源，在增材制造过程中根据所用的材料，采用高功率激光束熔化或者快速凝固逐层堆积生长，其中材料可分为粉末材料和丝材材料。对于金属材料的增材制造技术来说，可以分为以送粉为技术特征的激光沉积制造和以粉床铺粉为技术特征的选区激光熔化制造。

Al-Li合金具有低密度，高弹性模量，优异的断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展性能等特点。所以，Al-Li合金被认为是下一代航空航天应用中很有前途的候选材料。如飞行器燃料贮箱、火箭推进器贮箱、飞机地板、梁、机身长桁、框、梁、腹板等部位。

为了降低材料的生产成本和提高生产效率，人们尝试利用增材制造来生产铝锂合金。焦世坤等研究发现激光熔化沉积技术制造的Al-Li合金在板底部，沉积态Al-Li合金的枝晶明显粗化并且在枝晶间区域会出现富铜沉淀，影响合金的综合性能。杨齐等人研究发现采用一般增材制造生产出的Al-Li合金会形成柱状晶粒以及不均匀的元素分布，其Al-Li合金中各相会沿晶界分布且不均匀，这将会影响Al-Li合金的综合性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种激光增材制造铝锂合金的析出相有序析出调控方法，包括以下步骤：

将铝锂合金材料以粉末态或者丝材送入熔池，通过激光束高温熔化进行逐层打印，形成打印层；

在逐层打印时，对于每一层成型的打印层，均进行轧制变形，通过控制变形量来调控析出相的分布，再打印下一层，直到完成整个铝锂合金工件的打印成型，其中每一层打印层的变形量为大变形量7％-9％；以及

对打印成型的铝锂合金工件的固溶时效处理。

优选地，所述铝锂合金材料Al-Cu-Li-Mg-Zr合金。

优选地，所述方法还包括：

控制激光束以设置的幅度和频率搅动熔池。

优选地，对于逐层送丝同步打印铝锂合金，单层打印高度为1～1.5mm。

优选地，对于逐层送粉同步打印铝锂合金，单层打印高度为0.6～0.8mm。

优选地，所述对打印成型的铝锂合金工件的固溶时效处理，包括：

将打印成型的铝锂合金工件放入固熔炉中进行固熔处理，其固熔温度为510℃，固熔时长2-2.4h；最后在固熔炉中进行时效处理，其时效温度为160℃，保温时长为40-48h。

优选地，所述每一层打印层的变形量为7％-9％时，T₁相与θ＇相在晶内位错处析出，并且不在围绕晶界聚集分布。