[發明專利]選區激光熔化鋁合金的評價方法

有效

• 申請號: 202110998348.4
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN113695594B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 蔡志勇;王日初
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B22F10/366;B22F10/64;B22F10/85;B33Y10/00;B33Y50/02;B33Y70/00;C22C21/06
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 程毅

本發明涉及一種選區激光熔化鋁合金的評價方法，包括以下步驟：S1、根據所設計合金配置原料，制成合金坯錠；S2、對合金坯錠進行預處理和加工，制成合金樣塊；S3、采用高能激光束對合金樣塊表面進行第一次激光表面掃描處理，在合金樣塊表面形成第一激光熔化層；待第一次激光表面掃描處理后的合金樣塊完全冷卻后，再次采用高能激光束對第一激光熔化層的區域進行第二次激光表面掃描處理，形成第二激光熔化層；S4、將S3步驟的合金樣塊進行感應快速加熱處理和淬冷處理；S5、對S4步驟的合金樣塊的第二激光熔化層進行表面形貌觀察及組織性能表征與測試，判斷所述合金樣塊是否適用于選區激光熔化成型技術。

本申請是在申請日為2020年7月28日提交的中國專利申請202010738545.8、專利名稱為“選區激光熔化鋁合金的成分設計優化方法”的分案申請。

技術領域

本發明涉及鋁合金的成分設計優化方法和評價方法，尤其涉及一種選區激光熔化鋁合金的成分設計優化方法和評價方法。

背景技術

增材制造(Additive Manufacture)技術，又稱3D打印，是基于離散-堆積原理，根據零部件的三維CAD切片模型數據直接成型高性能、致密度接近100％的三維金屬零件，可以快速制造出無余量的原型件。隨著工業設計的不斷發展，零部件的結構也越來越復雜，且對其結構的精度要求越來越高，因此，增材制造技術在當今制造業中競爭力不斷擴大，同時也是國內外重點突破的新型材料制造技術。選區激光熔化(Selective laser melting)，也稱為選擇性激光熔化，是金屬材料增材制造技術中的一種主要技術途徑，它利用高能激光作為能量源，按照三維CAD切片模型中規劃好的路徑在金屬粉末床層進行逐層掃描，而掃描過的金屬粉末熔化并快速冷卻凝固成型，最終可以獲得高致密度、高精度的金屬零部件。目前，可以應用于選區激光熔化技術的材料包括鈦合金、高溫合金、鋁合金、不銹鋼及合金等。

但是，由于不同合金材料中各組分及配比均有很大差異，導致其成型性能也存在很大差異，因此，適用于選區激光熔化的合金材料體系相當有限。例如，某些合金易氧化、流動性差、鋪粉時易產生團聚，并且具有過高的激光發射率和熱導率，導致該些合金的選區激光熔化的制造工藝較為困難。因此，對合金材料的組分、配比進行分析和篩選，并判斷其是否屬于適合選區激光熔化成型的材料體系的方法尤為重要。

現有技術中，論文(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)；論文(2)Evaluation of an Al-Ce alloy for laser additive manufacturing(ActaMaterialia,2017,126:507)和論文(3)Microstructures and mechanical property ofAlMgScZrMn:Acomparison between selective laser melting,spark plasma sinteringand cast(Materials Science and Engineering:A,2019,756:354)公開了對合金成分進行分析篩選的方法。篩選的方法通常包括如下步驟：合金選擇、熔煉、霧化制粉、粉末篩選、選區激光熔化成型，再研究成型后的材料的成型性、顯微組織以及性能，進而判斷該合金成分是否適用于選區激光熔化成型技術。但是，經過上述步驟進行合金成分篩選，不僅需要很長的實驗周期，而且也面臨高昂的成本，限制了其廣泛應用。