[發明專利]一種利用電子束選區熔化技術制備Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金件的方法

在審

• 申請號: 201811038951.2
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109047763A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 孫少波;任金欣;李保永;李宏偉;王志敏
• 申請（專利權）人: 北京航星機器制造有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王衛軍

一種利用電子束選區熔化技術制備Al?Fe?V?Si耐熱鋁合金件的方法，屬于電子束焊接技術領域。本發明方法制備過程無需準備坩堝、模具或粉末包套等，同時省去熱擠壓、鍛造等中間熱加工工序，制備工藝簡單，成本低于噴射沉積、粉末冶金等傳統制備手段，生產效率高，可大大降低合金產品的研制周期；且可以制備具有任意形狀復雜的金屬構件，構件的外形、內部結構完全可控，可根據實際需求進行個性化定制。合金件加工完成后，無需或僅需很少的機加工和后處理，節省人力物力，未加工、多余的合金粉末可以回收重復利用，材料利用率高。

技術領域

一種利用電子束選區熔化技術制備Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金件的方法，涉及一種利用電子束選區熔化技術制備Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金件的方法，屬于電子束焊接技術領域。

背景技術

Al-Fe-V-Si系耐熱鋁合金是1986年美國聯合信號(Allied-Signa1)公司的Skinner等人利用平流鑄造技術開發出來的一種新型高溫合金。由于在合金基體中形成了高體積分數的α-A1₁₂(Fe，V)₃Si熱穩定彌散顆粒，Al-Fe-V-Si合金具有密度小、室溫強度高、熱穩定性好、延性和斷裂韌性高等一系列優異的綜合性能，這使得合金的有效使用溫度擴展到了300℃以上，因而極有希望取代傳統上在300～400℃耐熱合金中占統治地位的鈦合金，成為航空航天、軍工領域結構材料的首選合金。

目前，Al-Fe-V-Si系合金的主要采用平流鑄造，快速凝固/粉末冶金和噴射沉積等傳統快速凝固方法。噴射沉積和粉末冶金過程中冷卻速度相對較低，合金組織中除了形成球狀α-Al₁₂(Fe，V)₃Si耐熱強化相外，還形成了一些高溫不穩定第二相。隨溫度升高，這些高溫不穩定相將發生聚集、長大和多邊形化等，甚至轉變為對合金有害的相，導致合金性能下降。不僅如此，采用這上述工藝制備難以直接制備形狀復雜的結構件(復雜曲面、冷卻通道或內孔結構)，一般需要后續熱壓、熱擠壓、熱等靜壓或鍛造處理，零件制備的周期較長、生產成本高、生產效率低。另一方面，后續熱加工工序容易造成合金基體晶粒長大和彌散強化相的粗化，從而降低合金的力學性能。上述傳統方法的不足限制了Al-Fe-V-Si系耐熱鋁合金的進一步廣泛應用。因此，十分有必要開發一種更加高效、高質量的制備Al-Fe-V-Si合金的方法。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足之處，給出了一種利用電子束選區熔化技術制備Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金件的方法，所制備得到的Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金件外形輪廓清晰，沒有明顯的成形缺陷，尺寸精度與表面成形質量良好，具備優異的力學性能。

本發明的技術解決方案是：

一種利用電子束選區熔化技術制備Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金件的方法，包括：

步驟一、根據待加工的Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金件的形狀，利用三維制圖軟件建立三維模型，利用分層軟件對所述三維模型在高度方向上進行分層切片處理，得到包含橫截面輪廓信息和掃描路徑的切片文件；

步驟二、將電子束選區熔化系統的成形腔抽真空；

步驟三、采用電子束對設置于所述成形腔內的成形基板進行預熱；預熱完成后，在所述成形基板上均勻鋪一層厚度與所述切片厚度相同的Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金粉末，從而形成粉末層；所述Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金粉末為采用氬氣霧化法制備的預合金化Al-Fe-V-Si耐熱鋁合金粉末，粉末呈球形或近球形；

步驟四、采用電子束對所述成形基板上的粉末層進行預熱，直至該粉末層的溫度與所述成形基板的溫度一致；

步驟五、控制電子束依據與該層粉末對應的切片文件中的掃描路徑對該粉末層進行掃描，使經過掃描的粉末發生熔化并凝固形成一熔覆層；