CN115635098A - 一种提高SLM成型Al-Cu-Mg合金力学性能的热处理方法 - Google Patents
一种提高SLM成型Al-Cu-Mg合金力学性能的热处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115635098A CN115635098A CN202211117442.5A CN202211117442A CN115635098A CN 115635098 A CN115635098 A CN 115635098A CN 202211117442 A CN202211117442 A CN 202211117442A CN 115635098 A CN115635098 A CN 115635098A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- heat treatment
- slm
- furnace
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 162
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 162
- 229910017818 Cu—Mg Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 136
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 130
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 30
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 27
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 18
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 13
- 229910016343 Al2Cu Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 229910002482 Cu–Ni Inorganic materials 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明提供了一种采用热处理提高SLM成型Al‑Cu‑Mg合金力学性能的方法，属于铝合金热处理领域。热处理方法包括：先将所述增材制造铝合金成形件放置在温度为520℃‑560℃的热处理炉中保温0.5h‑4h，得到固溶处理的铝合金件；再将其置于10℃‑30℃的水中进行淬火处理，淬火转移时间为5s‑20s；然后置于热处理炉中随炉加热至150℃‑210℃，保温1h‑10h,最后在10℃‑30℃的水中进行冷却处理，转移时间为5s‑10s。其中所述增材制造铝合金为SLM制备Al‑Cu‑Mg合金。本发明的热处理方法路径短，操作方便，效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金热处理领域，更具体涉及一种SLM制备专业铝合金的热处理 方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，具有高的比强度和比 刚度、耐腐蚀性能好、良好的机加工性能等特点，被广泛应用于航空航天、武 器装备轻量化、汽车制造业等领域。Al-Cu-Mg系铝合金是一种可热处理强化的 铝合金，目前，SLM成型铝铜合金性能普遍偏低，缺乏针对性的热处理工艺研 究，基于此，需要开发SLM成型Al-Cu-Mg合金的热处理工艺，研究热处理后 合金组织和性能的变化。
选区激光熔化(SLM)技术属于金属增材制造领域，是一种高精度成形技术， 通过激光选择性熔化金属粉末逐层堆积精确成形至三维实体。SLM技术具有小 熔池超常冶金、快速冷却、超高温度梯度、反复重熔的特点，使得Al-Cu-Mg合 金的成形过程是快速非平衡凝固过程，获得的微观组织更加细小，与传统加工方 式获得的Al-Cu-Mg合金微观组织有明显差别。
目前，中国专利CN103725998A公开了一种提高Al-Cu-Mg合金强度的方法， 此法所用Al-Cu-Mg合金不是SLM制备得到，此方法需要在490-500℃固溶处理 30-50min，在将固溶处理后Al-Cu-Mg合金经过10％-15％冷轧，然后在150～200℃ 时效处理1h～12h。此传统的热处理工艺明显不能应用于SLM制备Al-Cu-Mg 合金，基于此，研究SLM制备Al-Cu-Mg合金的热处理方法。
中国专利CN110438422A公开了一种增材制造2219铝合金的热处理方法， 此法，通过TIG电弧增材制造得到2219铝合金构件，然后将2219铝合金构件 在500℃～550℃中固溶处理1h～5h，再置于10℃～30℃的水中进行淬火处理， 淬火后将2219铝合金加热至150℃～250℃，保温4h～10h，最后空冷至室温， 最后热处理后的2219铝合金其抗拉强度为407MPa，屈服强度为242MPa，断后 伸长率为15.1％。对比本发明热处理方法，本发明在性能上更优越，操作更方 便，效率更高。
发明内容
本发明目的在于提供一种SLM制备Al-Cu-Mg合金的热处理方法
本发明的目的采用以下技术方法实现：
一种SLM制备Al-Cu-Mg合金的热处理方法，首先采用SLM技术制备出 Al-Cu-Mg合金，在对Al-Cu-Mg合金进行热处理，整个热处理过程包括以下步骤：
第一步，将SLM制备Al-Cu-Mg合金放置在热处理炉中随炉加热至520℃～560℃，保温0.5h-4h，进行固溶处理。
第二步，固溶处理后，将Al-Cu-Mg合金取出置于10℃～30℃的淬火介质中 进行淬火处理，得到淬火完成的Al-Cu-Mg合金。淬火处理时转移时间为5s-10s。 所述淬火介质选自22℃、25℃水中的至少一种。
第三步，将固溶处理后的Al-Cu-Mg合金置于热处理炉中随炉加热至150℃～ 210℃，保温1h～10h，得到时效处理的Al-Cu-Mg合金。
第四步，将时效后的Al-Cu-Mg合金置于10℃～30℃的水中进行冷却。
经过所述固溶-时效处理后，所述SLM制备Al-Cu-Mg合金的显微组织显示 熔池结构逐渐消失，连续的网状和条状Al2Cu相变为点状分布，晶界由原本的 封闭网状结构变为断断续续的岛状结构。
成品中Al2Cu相的尺寸为50-500nm。
成品中岛状结构的尺寸为200-1000nm。
进一步的，步骤一中所述的热处理炉以10℃/min～20℃/min的升温速率加 热至500℃～550℃。
进一步的，步骤三中所述的热处理炉以10℃/min～20℃/min的升温速率加 热至150℃～250℃。
进一步的，以上所述热处理方法更适用于如下所述的选区激光熔化(简称 SLM)制备Al-Cu-Mg合金，其原料粉末成分按质量分数组成为：Cu：3-6wt％； Mg：0.1-3wt％；Ti：0.1-1wt％；Zr：0.1-2wt％；Mn：0.1-3wt％；其余为Al。
进一步的，所述SLM制备Al-Cu-Mg合金的成形工艺为：采用激光3D打印 技术，基板温度为140-200℃，激光功率为200-500W，扫描速度为200-600mm/s， 扫描间距为60-110um，铺粉厚度为30-70um。
作为优选方案，所述SLM制备Al-Cu-Mg合金的原料粉末成分按质量分数 组成为：Cu：5wt％；Mg：1.5wt％；Ti：0.5wt％，Zr：1wt％；Mn：0.3wt％； 其余为Al；
其成形参数为激光功率270W，扫描速度200mm/s，扫描间距90μm，铺粉 厚度30μm；
所述热处理方法，包括下述步骤：
一、将SLM制备Al-Cu-Mg合金放置在热处理炉中以10℃/min的升温速度随炉 加热至560℃，保温2h，完成固溶处理；
二、固溶处理完成后，将Al-Cu-Mg合金从热处理炉中取出置于22℃的水中进行 淬火处理，转移时间小于10s，得到淬火完成的Al-Cu-Mg合金；
三、将固溶处理后的Al-Cu-Mg合金置于热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至170℃，保温5h，得到时效处理的Al-Cu-Mg合金；
四、将时效后的Al-Cu-Mg合金置于20℃的水中进行冷却。
本发明针对SLM制备Al-Cu-Mg合金经过上述固溶-时效处理后，Al-Cu-Mg 合金的显微组织显示熔池结构逐渐消失，连续的网状和条状Al2Cu相变为点状 分布，晶界由原本的封闭网状结构变为断断续续的岛状结构，热处理得到的 Al-Cu-Mg合金的抗拉强度、屈服强度和断后延伸率得到大幅度提高。本发明的 热处理方法路径短，操作方便，效率较高。
附图说明
图1为实施例1中SLM制备Al-Cu-Mg合金热处理前的显微组织扫描电镜 图片。
图2为实施例1中SLM制备Al-Cu-Mg合金经过固溶处理后的显微组织扫 描电镜图片。
图3为实施例1中SLM制备Al-Cu-Mg合金经过固溶-时效热处理后的显微 组织扫描电镜图片。
图4为实施例1中SLM制备Al-Cu-Mg合金进行热处理前后的应力-应变曲 线图。
图5为实施例2中SLM制备Al-Cu-Mg合金热处理前的显微组织扫描电镜 图片。
图6为实施例2中SLM制备Al-Cu-Mg合金经过固溶热处理后的显微组织 扫描电镜图片。
图7为实施例2中SLM制备Al-Cu-Mg合金经过固溶-时效热处理后的显微 组织扫描电镜图片。
图8为实施例2中SLM制备Al-Cu-Mg合金进行热处理前后的应力-应变曲 线图。
图9为实施例3中SLM制备Al-Cu-Mg合金热处理前的显微组织扫描电镜 图片。
图10为实施例3中SLM制备Al-Cu-Mg合金经过固溶热处理后的显微组织 扫描电镜图片。
图11为实施例3中SLM制备Al-Cu-Mg合金经过固溶-时效热处理后的显 微组织扫描电镜图片。
图12为实施例3中SLM制备Al-Cu-Mg合金进行热处理前后的应力-应变 曲线图。
具体实施方式
以下实施例用以对本发明进行进一步详细说明，但本发明不受下面具体实施 例的限制。
实施例1
一种SLM制备Al-Cu-Mg合金，其各组分的质量分数如下：Cu：5wt％； Mg：1.5wt％；Ti：0.5wt％，Zr：1wt％；Mn：0.3wt％；其余为Al。其成形参数 如下：激光功率270W，扫描速度200mm/s，扫描间距90μm，铺粉厚度30μm。 得到打印态Al-Cu-Mg合金，其抗拉强度为344MPa，屈服强度为311MPa，断裂 延伸率为6.06％，其显微组织如图1所示。
本实施例提供一种SLM制备Al-Cu-Mg合金的热处理方法，步骤如下：
一、将SLM制备Al-Cu-Mg合金放置在热处理炉中以10℃/min的升温速度随炉 加热至560℃，保温2h，完成固溶处理。
二、固溶处理完成后，将Al-Cu-Mg合金从热处理炉中取出置于22℃的水中进行 淬火处理，转移时间小于10s，得到淬火完成的Al-Cu-Mg合金。
三、将固溶处理后的Al-Cu-Mg合金置于热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至170℃，保温5h，得到时效处理的Al-Cu-Mg合金。
四、将时效后的Al-Cu-Mg合金置于20℃的水中进行冷却。
经过固溶处理后的Al-Cu-Mg合金的显微组织如图2所示，发现熔池结构逐 渐消失，连续的网状和长条状Al2Cu相变为点状分布，其抗拉强度约为484MPa、 屈服强度约为365MPa、断裂延伸率约为13.42％。
经过固溶-时效处理后的Al-Cu-Mg合金的显微组织如图3所示，发现针状的 S’(Al2CuMg)相在铝基体中弥散分布，与基体完全共格产生较大共格应变，对基 体起强化作用，其抗拉强度约为440MPa，屈服强度约为293MPa，断裂延伸率 约为16.40％。
本实施例中SLM制备Al-Cu-Mg合金热处理前后显微硬度如图4所示、热 处理前后应力-应变曲线如图5所示，由图5可得：固溶处理后，合金强度和延 伸率得到大幅度提升，其中抗拉强度提升约为40.62％、延伸率提升约为121.45％。 固溶-时效后，其抗拉强度提升约为28.04％，延伸率提升约170.66％，更着重于 高延伸率。基于此，可以根据不同的需求选择不同的热处理方法。
实施例2
一种SLM制备Al-Cu-Mg合金，其各组分的质量分数如下：Cu：5.5wt％； Mg：1wt％；Ti：0.35wt％，Zr：1wt％；Mn：0.6wt％；其余为Al。其成形参数 如下：激光功率270W，扫描速度200mm/s，扫描间距90μm，铺粉厚度30μm。 得到打印态Al-Cu-Mg合金，抗拉强度为335MPa，屈服强度294MPa，延伸率 6.35％，其显微组织如图6所示。
本实施例提供一种SLM制备Al-Cu-Mg合金的热处理方法，步骤如下：
一、将SLM制备Al-Cu-Mg合金放置在热处理炉中以10℃/min的升温速度随炉 加热至540℃，保温2h，完成固溶处理。
二、固溶处理完成后，将Al-Cu-Mg合金从热处理炉中取出置于22℃的水中进行 淬火处理，转移时间小于10s，得到淬火完成的Al-Cu-Mg合金。
三、将固溶处理后的Al-Cu-Mg合金置于热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至150℃，保温5h，得到时效处理的Al-Cu-Mg合金。
四、将时效后的Al-Cu-Mg合金置于22℃的水中进行冷却。
本实施例中SLM制备Al-Cu-Mg合金经过固溶处理后的显微组织如图7所 示，经过固溶-时效处理后的显微组织如图8所示，热处理前后显微硬度如图9 所示、应力-应变曲线如图10所示。固溶处理后合金抗拉强度为460MPa，屈服 强度为363MPa，延伸率9.73％，固溶-时效处理后合金抗拉强度为405MPa，屈 服强度为284MPa，延伸率10.9％。
实施例3
一种SLM制备Al-Cu-Mg合金，其各组分的质量分数如下：Cu：5wt％； Mg：1wt％；Ti：0.3wt％；Zr：0.5wt％；Mn：1wt％，其余为Al。其成形参数 如下：激光功率270W，扫描速度200mm/s，扫描间距90μm，铺粉厚度30μm。 得到打印态Al-Cu-Mg合金，抗拉强度为328MPa，屈服强度305MPa，延伸率 3.84％，其显微组织如图11所示。
本实施例提供一种SLM制备Al-Cu-Mg合金的热处理方法，步骤如下：
一、将SLM制备Al-Cu-Mg合金放置在热处理炉中以10℃/min的升温速度随炉 加热至560℃，保温3h，完成固溶处理。
二、固溶处理完成后，将Al-Cu-Mg合金从热处理炉中取出置于22℃的水中进行 淬火处理，转移时间小于10s，得到淬火完成的Al-Cu-Mg合金。
三、将固溶处理后的Al-Cu-Mg合金置于热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至190℃，保温5h，得到时效处理的Al-Cu-Mg合金。
四、将时效后的Al-Cu-Mg合金置于22℃的水中进行冷却。
固溶处理后合金抗拉强度为448MPa，屈服强度为349MPa，延伸率10.21％， 固溶-时效处理后合金抗拉强度为355MPa，屈服强度为297MPa，延伸率6.38％。
实施例4
一种SLM制备Al-Cu-Mg合金，其各组分的质量分数如下：Cu：5wt％； Mg：1.5wt％；Ti：0.5wt％，Zr：1wt％；Mn：0.3wt％；其余为Al；
其成形参数如下：激光功率270W，扫描速度200mm/s，扫描间距90μm， 铺粉厚度30μm。得到打印态Al-Cu-Mg合金，抗拉强度为344MPa，屈服强度为 311MPa，断裂延伸率为6.06％。
本对比例的SLM制备Al-Cu-Mg合金的热处理方法步骤如下：
一、将SLM制备Al-Cu-Mg合金放置在热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至560℃，保温2h，完成固溶处理。
二、固溶处理完成后，将Al-Cu-Mg合金从热处理炉中取出置于20℃的淬火 油中进行淬火处理，转移时间小于10s，得到淬火完成的Al-Cu-Mg合金。
三、将固溶处理后的Al-Cu-Mg合金置于热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至170℃，保温5h，得到时效处理的Al-Cu-Mg合金。
四、将时效后的Al-Cu-Mg合金置于20°的水中进行冷却。
本对比例中SLM制备Al-Cu-Mg合金经过固溶处理后合金抗拉强度为 471MPa，屈服强度为346MPa，延伸率12.13％，固溶-时效处理后合金抗拉强度 为432MPa，屈服强度280MPa，延伸率15.16％。
对比例1：
一种SLM制备Al-Cu-Mg合金，其各组分的质量分数如下：Cu：5.00wt％； Mg：2.00wt％；Ti：0.5wt％；Zr：1.50wt％；Mn：1.00wt％，其余为Al。
其成形参数如下：激光功率270W，扫描速度200mm/s，扫描间距90μm， 铺粉厚度30μm。得到打印态Al-Cu-Mg合金，抗拉强度为336MPa，屈服强度 312MPa，延伸率4.85％。
本对比例的SLM制备Al-Cu-Mg合金的热处理方法步骤如下：
一、将SLM制备Al-Cu-Mg合金放置在热处理炉中以10℃/min的升温速度随炉 加热至540℃，保温2h，完成固溶处理。
二、固溶处理完成后，将Al-Cu-Mg合金从热处理炉中取出置于22℃的水中进行 淬火处理，转移时间小于10s，得到淬火完成的Al-Cu-Mg合金。
三、将固溶处理后的Al-Cu-Mg合金置于热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至190℃，保温7h，得到时效处理的Al-Cu-Mg合金。
四、将时效后的Al-Cu-Mg合金置于22℃的水中进行冷却。
本对比例中SLM制备Al-Cu-Mg合金经过固溶处理后合金抗拉强度为 382MPa，屈服强度为325MPa，延伸率5.4％，固溶-时效处理后合金抗拉强度为 325MPa，屈服强度308MPa，延伸率3.5％。
对比例2：
一种SLM制备Al-Cu-Ni合金，其各组分的质量分数如下：Cu：5.00wt％； Ni：1.50wt％；Ti：0.5wt％；Zr：1.50wt％；Mn：1.00wt％；Ce:0.1wt％，其余 为Al。
其成形参数如下：激光功率280W，扫描速度400mm/s，扫描间距90μm， 铺粉厚度30μm。得到打印态Al-Cu-Ni合金，抗拉强度为246MPa，屈服强度 197MPa，延伸率2.7％。
本对比例的SLM制备Al-Cu-Ni合金的热处理方法步骤如下：
一、将SLM制备Al-Cu-Ni合金放置在热处理炉中以10℃/min的升温速度随炉 加热至540℃，保温2h，完成固溶处理。
二、固溶处理完成后，将Al-Cu-Ni合金从热处理炉中取出置于22℃的水中进行 淬火处理，转移时间小于10s，得到淬火完成的Al-Cu-Ni合金。
三、将固溶处理后的Al-Cu-Ni合金置于热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至150℃，保温5h，得到时效处理的Al-Cu-Ni合金。
四、将时效后的Al-Cu-Ni合金置于22℃的水中进行冷却。
本对比例中SLM制备Al-Cu-Ni合金经过固溶处理后合金抗拉强度为 253MPa，屈服强度为138MPa，延伸率9.5％，固溶-时效处理后合金抗拉强度为 239MPa，屈服强度124MPa，延伸率12％。
对比例3：
一种SLM制备Al-Cu-Ni合金，其各组分的质量分数如下：Cu：5.00wt％； Ni：2.00wt％；Ti：0.5wt％；Zr：1.50wt％；Mn：1.00wt％；Ce:0.3wt％，其余 为Al。
其成形参数如下：激光功率300W，扫描速度300mm/s，扫描间距90μm， 铺粉厚度30μm。得到打印态Al-Cu-Ni合金，抗拉强度为261MPa，屈服强度 217MPa，延伸率6％。
本对比例的SLM制备Al-Cu-Ni合金的热处理方法步骤如下：
一、将SLM制备Al-Cu-Ni合金放置在热处理炉中以10℃/min的升温速度随炉 加热至560℃，保温2h，完成固溶处理。
二、固溶处理完成后，将Al-Cu-Ni合金从热处理炉中取出置于22℃的水中进行 淬火处理，转移时间小于10s，得到淬火完成的Al-Cu-Ni合金。
三、将固溶处理后的Al-Cu-Ni合金置于热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至170℃，保温5h，得到时效处理的Al-Cu-Ni合金。
四、将时效后的Al-Cu-Ni合金置于22℃的水中进行冷却。
本对比例中SLM制备Al-Cu-Ni合金经过固溶处理后合金抗拉强度为271MPa， 屈服强度为118.2MPa，延伸率18％，固溶-时效处理后合金抗拉强度为254MPa， 屈服强度120MPa，延伸率17％。
对比例4：
一种SLM制备Al-Cu-Mg合金，其各组分的质量分数如下：Cu：5wt％； Mg：1.5wt％；Ti：0.5wt％，Zr：1wt％；Mn：0.3wt％；其余为Al；
其成形参数如下：激光功率270W，扫描速度200mm/s，扫描间距90μm， 铺粉厚度30μm。得到打印态Al-Cu-Mg合金，抗拉强度为344MPa，屈服强度为 311MPa，断裂延伸率为6.06％。
本对比例的SLM制备Al-Cu-Mg合金的热处理方法步骤如下：
一、将SLM制备Al-Cu-Mg合金放置在热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至560℃，保温2h，完成固溶处理。
二、固溶处理完成后，将Al-Cu-Mg合金从热处理炉中取出置于60℃的水中 进行淬火处理，转移时间小于10s，得到淬火完成的Al-Cu-Mg合金。
三、将固溶处理后的Al-Cu-Mg合金置于热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至170℃，保温5h，得到时效处理的Al-Cu-Mg合金。
四、将时效后的Al-Cu-Mg合金置于22°的水中进行冷却。
本对比例中SLM制备Al-Cu-Mg合金经过固溶处理后合金抗拉强度为 468MPa，屈服强度为340MPa，延伸率11.85％，固溶-时效处理后合金抗拉强度 为437MPa，屈服强度273MPa，延伸率12.61％。
对比例5：
一种SLM制备Al-Cu-Mg合金，其各组分的质量分数如下：Cu：5wt％； Mg：1.5wt％；Ti：0.5wt％，Zr：1wt％；Mn：0.3wt％；其余为Al；
其成形参数如下：激光功率270W，扫描速度200mm/s，扫描间距90μm， 铺粉厚度30μm。得到打印态Al-Cu-Mg合金，抗拉强度为344MPa，屈服强度为 311MPa，断裂延伸率为6.06％。
本对比例的SLM制备Al-Cu-Mg合金的热处理方法步骤如下：
一、将SLM制备Al-Cu-Mg合金放置在热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至560℃，保温2h，完成固溶处理。
二、固溶处理完成后，将Al-Cu-Mg合金从热处理炉中取出置于100℃的沸 水中进行淬火处理，转移时间小于10s，得到淬火完成的Al-Cu-Mg合金。
三、将固溶处理后的Al-Cu-Mg合金置于热处理炉中以10℃/min的升温速度 随炉加热至170℃，保温5h，得到时效处理的Al-Cu-Mg合金。
四、将时效后的Al-Cu-Mg合金置于22°的水中进行冷却。
本对比例中SLM制备Al-Cu-Mg合金经过固溶处理后合金抗拉强度为 426MPa，屈服强度为329MPa，延伸率8.92％，固溶-时效处理后合金抗拉强度 为404MPa，屈服强度269MPa，延伸率11.76％。
Claims (8)
1.一种增材制造铝合金的热处理方法，其特征在于，首先采用SLM方法制备Al-Cu-Mg合金成形件，再对Al-Cu-Mg合金成形件进行热处理，所述的热处理方法包括以下步骤：
第一步，将SLM制备Al-Cu-Mg合金放置在热处理炉中随炉加热至520℃～580℃，保温0.5h-4h，进行固溶处理；
第二步，将固溶处理完成的Al-Cu-Mg合金从热处理炉中取出，置于10℃～30℃的水中进行淬火处理，得到淬火完成后的Al-Cu-Mg合金；其中，淬火处理时将合金从热处理炉转移到淬火介质中，转移时间为5s～10s；
第三步，将固溶处理后的Al-Cu-Mg合金置于热处理炉中随炉加热至150℃～210℃，保温1h～10h，得到时效处理的Al-Cu-Mg合金；
第四步，将时效后的Al-Cu-Mg合金置于10℃～30℃的水中冷却后取出。
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：经过所述固溶-时效处理后，所述SLM制备Al-Cu-Mg合金的显微组织显示熔池结构逐渐消失，连续的网状和条状Al2Cu相变为点状分布，晶界由原本的封闭网状结构变为断断续续的岛状结构。
3.根据权利要求2所述的热处理方法，其特征在于：成品中Al2Cu相的尺寸为50-500nm。
4.根据权利要求2所述的热处理方法，其特征在于：成品中岛状结构的尺寸为200-1000nm。
5.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：步骤一、中所述的热处理炉以10℃/min～20℃/min的升温速率加热至520℃～560℃。
6.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于：步骤三、中所述的热处理炉以10℃/min～20℃/min的升温速率加热至150℃～210℃。
7.根据权利要求1～6任一项所述的热处理方法，其特征在于：所述SLM制备Al-Cu-Mg合金的原料粉末成分按质量分数组成为：Cu：3-6wt％；Mg：0.1-3wt％；
Ti：0.1-1wt％；Zr：0.1-2wt％；Mn：0.1-3wt％；其余为Al。所述SLM制备Al-Cu-Mg合金的成形工艺为：采用激光选区熔化打印技术，基板温度为140-200℃，激光功率为200-500W，扫描速度为200-600mm/s，扫描间距为60-110um，铺粉厚度为30-70um。
8.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于；所述SLM制备Al-Cu-Mg合金的原料粉末成分按质量分数组成为：Cu：5wt％；Mg：1.5wt％；Ti：0.5wt％，Zr：1wt％；Mn：0.3wt％；其余为Al；
其成形参数为激光功率270W，扫描速度200mm/s，扫描间距90μm，铺粉厚度30μm；
所述热处理方法，包括下述步骤：
一、将SLM制备Al-Cu-Mg合金放置在热处理炉中以10℃/min的升温速度随炉加热至560℃，保温2h，完成固溶处理；
二、固溶处理完成后，将Al-Cu-Mg合金从热处理炉中取出置于22℃的水中进行淬火处理，转移时间小于10s，得到淬火完成的Al-Cu-Mg合金；
三、将固溶处理后的Al-Cu-Mg合金置于热处理炉中以10℃/min的升温速度随炉加热至170℃，保温5h，得到时效处理的Al-Cu-Mg合金；
四、将时效后的Al-Cu-Mg合金置于20℃的水中进行冷却。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2021113830087 | 2021-11-22 | ||
| CN202111383008 | 2021-11-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115635098A true CN115635098A (zh) | 2023-01-24 |
Family
ID=84941085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211117442.5A Pending CN115635098A (zh) | 2021-11-22 | 2022-09-14 | 一种提高SLM成型Al-Cu-Mg合金力学性能的热处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115635098A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118497571A (zh) * | 2024-07-09 | 2024-08-16 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种3D打印用低成本高强度Al-Cu合金粉末材料及其应用 |
-
2022
- 2022-09-14 CN CN202211117442.5A patent/CN115635098A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118497571A (zh) * | 2024-07-09 | 2024-08-16 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种3D打印用低成本高强度Al-Cu合金粉末材料及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110724891B (zh) | 一种增材制造铝合金强度及延伸率可控的热处理方法 | |
| CN103602840B (zh) | 一种钛锆基合金的制备方法 | |
| CN110241367A (zh) | 一种基于脉冲电流的铝合金强韧化方法 | |
| CN108994267B (zh) | 一种能够提升加工成形性与时效强化效果的6xxx系铝轧板制备方法 | |
| CN107326235B (zh) | 一种含Cu的高强Mg-Zn-Al系变形镁合金及其制备方法 | |
| CN106148792A (zh) | 高强度高Gd含量的变形镁合金及其制备方法 | |
| CN112222413B (zh) | 一种梯度结构高熵合金的冷轧复合激光增材制造工艺方法 | |
| CN112593169B (zh) | 一种电弧增材制造铝锂合金缺陷和组织控制的方法 | |
| CN106544608B (zh) | 一种特厚细晶高强韧镁合金锻件的成形方法 | |
| CN104232978A (zh) | 一种铜银锆合金大尺寸锻造饼坯的制备方法 | |
| CN107488823A (zh) | 一种同时提高铝合金强度和延伸率的方法 | |
| CN113430403A (zh) | 一种预时效制备高强韧稀土镁合金的方法 | |
| CN103589977A (zh) | 一种提高Al-Cu-Mg合金抗疲劳性能的方法 | |
| CN110295307A (zh) | 一种高强塑性超轻la141镁锂合金深冷轧工艺 | |
| CN109536803B (zh) | 一种高延展性低稀土镁合金板材及其制备方法 | |
| CN108385046B (zh) | 一种TiAl-V合金的热处理方法 | |
| CN107488800A (zh) | 具有提高的强度和伸长率的包含析出物的Al‑Zn合金及其制造方法 | |
| CN104328320B (zh) | 一种高强度高塑性镁合金 | |
| CN101333583A (zh) | 一种短流程细晶超塑性材料制备方法 | |
| CN115635098A (zh) | 一种提高SLM成型Al-Cu-Mg合金力学性能的热处理方法 | |
| CN104372220B (zh) | 高应变速率超塑性镁锂合金材料及其制备方法 | |
| CN114277285A (zh) | 一种高强铝合金粉末及其在3d打印中的应用及其3d打印方法 | |
| CN113523282A (zh) | 一种通过3d打印制备细小等轴晶钛合金的方法 | |
| CN108866461B (zh) | 超高Mg含量变形Al-Mg合金的超低温轧制制备方法 | |
| CN106702228A (zh) | 一种挤压铸造成形过共晶Al‑Si合金及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |