[发明专利]一种利用电子束选区熔化技术制备Al-Fe-V-Si耐热铝合金件的方法

说明书

一种利用电子束选区熔化技术制备Al‑Fe‑V‑Si耐热铝合金件的方法，属于电子束焊接技术领域。本发明方法制备过程无需准备坩埚、模具或粉末包套等，同时省去热挤压、锻造等中间热加工工序，制备工艺简单，成本低于喷射沉积、粉末冶金等传统制备手段，生产效率高，可大大降低合金产品的研制周期；且可以制备具有任意形状复杂的金属构件，构件的外形、内部结构完全可控，可根据实际需求进行个性化定制。合金件加工完成后，无需或仅需很少的机加工和后处理，节省人力物力，未加工、多余的合金粉末可以回收重复利用，材料利用率高。

技术领域

一种利用电子束选区熔化技术制备Al-Fe-V-Si耐热铝合金件的方法，涉及一种利用电子束选区熔化技术制备Al-Fe-V-Si耐热铝合金件的方法，属于电子束焊接技术领域。

背景技术

Al-Fe-V-Si系耐热铝合金是1986年美国联合信号(Allied-Signa1)公司的Skinner等人利用平流铸造技术开发出来的一种新型高温合金。由于在合金基体中形成了高体积分数的α-A1₁₂(Fe，V)₃Si热稳定弥散颗粒，Al-Fe-V-Si合金具有密度小、室温强度高、热稳定性好、延性和断裂韧性高等一系列优异的综合性能，这使得合金的有效使用温度扩展到了300℃以上，因而极有希望取代传统上在300～400℃耐热合金中占统治地位的钛合金，成为航空航天、军工领域结构材料的首选合金。

目前，Al-Fe-V-Si系合金的主要采用平流铸造，快速凝固/粉末冶金和喷射沉积等传统快速凝固方法。喷射沉积和粉末冶金过程中冷却速度相对较低，合金组织中除了形成球状α-Al₁₂(Fe，V)₃Si耐热强化相外，还形成了一些高温不稳定第二相。随温度升高，这些高温不稳定相将发生聚集、长大和多边形化等，甚至转变为对合金有害的相，导致合金性能下降。不仅如此，采用这上述工艺制备难以直接制备形状复杂的结构件(复杂曲面、冷却通道或内孔结构)，一般需要后续热压、热挤压、热等静压或锻造处理，零件制备的周期较长、生产成本高、生产效率低。另一方面，后续热加工工序容易造成合金基体晶粒长大和弥散强化相的粗化，从而降低合金的力学性能。上述传统方法的不足限制了Al-Fe-V-Si系耐热铝合金的进一步广泛应用。因此，十分有必要开发一种更加高效、高质量的制备Al-Fe-V-Si合金的方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，给出了一种利用电子束选区熔化技术制备Al-Fe-V-Si耐热铝合金件的方法，所制备得到的Al-Fe-V-Si耐热铝合金件外形轮廓清晰，没有明显的成形缺陷，尺寸精度与表面成形质量良好，具备优异的力学性能。

本发明的技术解决方案是：

一种利用电子束选区熔化技术制备Al-Fe-V-Si耐热铝合金件的方法，包括：

步骤一、根据待加工的Al-Fe-V-Si耐热铝合金件的形状，利用三维制图软件建立三维模型，利用分层软件对所述三维模型在高度方向上进行分层切片处理，得到包含横截面轮廓信息和扫描路径的切片文件；

步骤二、将电子束选区熔化系统的成形腔抽真空；

步骤三、采用电子束对设置于所述成形腔内的成形基板进行预热；预热完成后，在所述成形基板上均匀铺一层厚度与所述切片厚度相同的Al-Fe-V-Si耐热铝合金粉末，从而形成粉末层；所述Al-Fe-V-Si耐热铝合金粉末为采用氩气雾化法制备的预合金化Al-Fe-V-Si耐热铝合金粉末，粉末呈球形或近球形；

步骤四、采用电子束对所述成形基板上的粉末层进行预热，直至该粉末层的温度与所述成形基板的温度一致；

步骤五、控制电子束依据与该层粉末对应的切片文件中的扫描路径对该粉末层进行扫描，使经过扫描的粉末发生熔化并凝固形成一熔覆层；