[發明專利]一種電弧增材制造鋁鋰合金缺陷和組織控制的方法

有效

• 申請號: 202011484251.3
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112593169B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 王俊升;薛程鵬;郭躍嶺;劉長猛;錢鋒;唐水源
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C22F1/057
• 分類號: C22F1/057;C22C21/18;C22C21/16;B33Y10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明涉及一種電弧增材制造鋁鋰合金缺陷和組織控制的方法，屬于鋁鋰合金制備技術領域。所述方法采用軋制和熱處理的組合工藝對利用電弧熔絲增材制造技術制備鋁鋰合金進行處理，通過調控熱處理以及軋制的步驟及工藝參數，有效減少了電弧增材制造過程中產生的孔洞，加速了沿晶界分布的粗大共晶組織的斷裂、熔解，獲得低孔洞率、細小共晶組織的微觀組織，使電弧增材制造鋁鋰合金的力學性能得到顯著提升，有利于擴大電弧增材制造鋁鋰合金的應用，而且該方法操作簡單，生產效率高，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種電弧增材制造鋁鋰合金缺陷和組織控制的方法，屬于鋁鋰合金制備技術領域。

背景技術

鋁鋰合金具有優異的性能，例如低密度、高彈性模量、高比強度和剛度以及優異的耐腐蝕性，它已被廣泛用于航空航天領域，并成為7×××系航空鋁合金的主要替代材料之一，在航空航天領域有著廣闊的應用前景。

電弧增材制造技術是將常規氣體保護焊的方法改進并應用到增材制造領域，通過同步送絲熔化的方式進行材料/構件一體化快速成形，具有成形自由度高、熔敷效率高、原料利用率高等材料制備優勢，非常有潛力實現輕質高性能鋁鋰合金復雜結構件的快速成形。由于鋁鋰合金比純鋁或其他鋁合金更容易吸氫，氫溶解度更大，導致鋁鋰合金在電弧增材制造過程中產生大量氣孔等缺陷；并且高能電弧熔絲成形過程中形成瞬間小尺寸熔池和快速移動溫度場，鋁鋰合金發生快速非平衡凝固過程，合金顯微組織復雜且控制難度較大，從而惡化了電弧增材制造技術所制備的鋁鋰合金的性能，大大限制了電弧增材制造鋁鋰合金的應用。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種電弧增材制造鋁鋰合金缺陷和組織控制的方法，能夠有效減少電弧增材制造過程中產生的孔洞，而且優化其微觀組織，從而能顯著提高電弧增材制造鋁合金的力學性能，滿足航空航天領域的需求。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種電弧增材制造鋁鋰合金缺陷和組織控制的方法，所述方法步驟如下：

(1)以鋁鋰合金絲材為原料，采用電弧熔絲增材制造技術制備鋁鋰合金；

(2)將步驟(1)所制備的鋁鋰合金置于溫度為480℃～530℃的熱處理爐中，并保溫20min～60min；

(3)在480℃～530℃下保溫結束后，再將鋁鋰合金放置在軋機上進行變形量為20％～50％的軋制；

(4)軋制結束后，再將鋁鋰合金放置在溫度為500℃～550℃的熱處理爐中，并保溫1h～4h；

(5)在500℃～550℃下保溫結束后，再將鋁鋰合金置于10℃～30℃的水中或油中進行淬火處理；

(6)先將淬火處理后的鋁鋰合金置于溫度為100℃～150℃的熱處理爐中，保溫3h～5h后，再將熱處理爐繼續加熱至180℃～200℃并保溫3h～5h；

(7)在180℃～200℃下保溫結束后，再將鋁鋰合金置于空氣中進行冷卻，即完成對電弧增材制造鋁鋰合金缺陷和組織的控制處理。

進一步地，步驟(3)中，優選在5s～60s內將鋁鋰合金從480℃～530℃的熱處理爐轉移到軋機上進行軋制。

進一步地，步驟(3)中，優選在5min～10min內完成鋁鋰合金的軋制。

進一步地，步驟(5)中，優選在5s～60s內將鋁鋰合金從500℃～550℃的熱處理爐轉移到10℃～30℃的水中或油中。

進一步地，步驟(5)中，淬火處理的時間優選10min～180min。

進一步地，步驟(6)中，熱處理爐的升溫速率優選5℃/min～20℃/min。