[发明专利]一种2024铝合金激光选区熔化成形方法

说明书

本发明公开一种2024铝合金激光选区熔化成形方法，包括步骤如下：(1)利用2024铝合金棒材进行气雾化制粉，得到金属粉料；(2)利用步骤(1)得到的粉料进行激光选区熔化成形，得到形状满足要求的2024铝合金构件；(3)将步骤(2)得到的形状满足要求的2024铝合金构件进行固溶时效处理，得到形状及力学性能均满足要求的2024铝合金构件。经上述工艺处理后，2024铝合金的室温抗拉强度不低于500MPa，屈服强度不低于320MPa，延伸率不低于10％，可满足航天产品对2024铝合金强度及塑性的要求。

技术领域

本发明涉及一种2024铝合金成形方法，属于金属成形技术领域。

背景技术

铝合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强、易导热导电、塑性和加工性能良好、成本低等一系列优点，广泛应用于航空、航天、武器、船舶、汽车和电子等领域，是制造航空航天动力装置涡轮泵的重要材料。

随着火箭发动机推力和推质比的大幅度提高，新一代液体火箭发动机的关键构件呈复杂、薄壁、整体化和轻质化的特点，对铝合金材料的力学性能提出了更高的要求。

2024铝合金属于高强锻造铝合金，能够满足发动机中如涡轮氧泵的材料需求。但发动机涡轮氧泵复杂的内部腔体结构导致其无法通过锻造、机械加工工艺成形，同时由于2024铝合金合金化复杂，在铸造过程中容易产生裂纹缺陷，因此难以通过传统铸造、锻造、机械加工工艺方法制备出高性能高可靠性的发动机涡轮氧泵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服传统铸造、锻造、机械加工工艺无法用于2024铝合金复杂内腔精密构件整体成形的难题，提出一种2024铝合金材料激光选区熔化成形方法，实现该材料复杂精密构件的快速制造与直接制造。

本发明的技术解决方案是：一种2024铝合金激光选区熔化成形方法，包括步骤如下：

(1)利用2024铝合金棒材进行气雾化制粉，得到金属粉料；

(2)利用步骤(1)得到的粉料进行激光选区熔化成形，得到形状满足要求的2024铝合金构件；

(3)将步骤(2)得到的形状满足要求的2024铝合金构件进行固溶时效处理，得到形状及力学性能均满足要求的2024铝合金构件。

所述的步骤(1)中，得到的金属粉料的粒径范围为15μm～53μm。

所述步骤(1)中，进行气雾化制粉时，雾化气体为氩气，压力的取值范围为3.5MPa～5MPa，金属液过热度的取值范围为100℃～300℃，金属液流率的取值范围为每分钟10Kg～20Kg。

所述步骤(2)中，激光选区熔化成形的工艺参数为：激光选区熔化成形条件是：激光功率的取值范围为200W～250W，扫描速度的取值范围为600～800mm/s，光斑直径的取值范围为0.12mm～0.14mm，铺粉层厚的取值范围为0.03mm～0.05mm。

所述步骤(3)中，所述固溶时效处理的方法为：将形状满足要求的2024铝合金构件置于真空炉中，升温至固溶温度，固溶温度的取值范围为490～520℃，保温1h～2h，然后水淬冷却至时效温度，时效温度的取值范围为180～200℃，保温12h后，空气冷却。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)采用本发明的成形方法后，获得的2024铝合金激光选区熔化成形构件的室温抗拉强度不低于500MPa，屈服强度不低于320MPa，延伸率不低于10％，满足了新一代高压补然发动机涡轮氧泵的材料需求；

(2)本发明提出的2024铝合金激光选区熔化成形方法，解决了传统铸造、锻造、机械加工工艺无法用于2024铝合金涡轮氧泵成形的难题。