[发明专利]一种电弧增材制造铝锂合金缺陷和组织控制的方法

说明书

本发明涉及一种电弧增材制造铝锂合金缺陷和组织控制的方法，属于铝锂合金制备技术领域。所述方法采用轧制和热处理的组合工艺对利用电弧熔丝增材制造技术制备铝锂合金进行处理，通过调控热处理以及轧制的步骤及工艺参数，有效减少了电弧增材制造过程中产生的孔洞，加速了沿晶界分布的粗大共晶组织的断裂、熔解，获得低孔洞率、细小共晶组织的微观组织，使电弧增材制造铝锂合金的力学性能得到显著提升，有利于扩大电弧增材制造铝锂合金的应用，而且该方法操作简单，生产效率高，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种电弧增材制造铝锂合金缺陷和组织控制的方法，属于铝锂合金制备技术领域。

背景技术

铝锂合金具有优异的性能，例如低密度、高弹性模量、高比强度和刚度以及优异的耐腐蚀性，它已被广泛用于航空航天领域，并成为7×××系航空铝合金的主要替代材料之一，在航空航天领域有着广阔的应用前景。

电弧增材制造技术是将常规气体保护焊的方法改进并应用到增材制造领域，通过同步送丝熔化的方式进行材料/构件一体化快速成形，具有成形自由度高、熔敷效率高、原料利用率高等材料制备优势，非常有潜力实现轻质高性能铝锂合金复杂结构件的快速成形。由于铝锂合金比纯铝或其他铝合金更容易吸氢，氢溶解度更大，导致铝锂合金在电弧增材制造过程中产生大量气孔等缺陷；并且高能电弧熔丝成形过程中形成瞬间小尺寸熔池和快速移动温度场，铝锂合金发生快速非平衡凝固过程，合金显微组织复杂且控制难度较大，从而恶化了电弧增材制造技术所制备的铝锂合金的性能，大大限制了电弧增材制造铝锂合金的应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电弧增材制造铝锂合金缺陷和组织控制的方法，能够有效减少电弧增材制造过程中产生的孔洞，而且优化其微观组织，从而能显著提高电弧增材制造铝合金的力学性能，满足航空航天领域的需求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种电弧增材制造铝锂合金缺陷和组织控制的方法，所述方法步骤如下：

(1)以铝锂合金丝材为原料，采用电弧熔丝增材制造技术制备铝锂合金；

(2)将步骤(1)所制备的铝锂合金置于温度为480℃～530℃的热处理炉中，并保温20min～60min；

(3)在480℃～530℃下保温结束后，再将铝锂合金放置在轧机上进行变形量为20％～50％的轧制；

(4)轧制结束后，再将铝锂合金放置在温度为500℃～550℃的热处理炉中，并保温1h～4h；

(5)在500℃～550℃下保温结束后，再将铝锂合金置于10℃～30℃的水中或油中进行淬火处理；

(6)先将淬火处理后的铝锂合金置于温度为100℃～150℃的热处理炉中，保温3h～5h后，再将热处理炉继续加热至180℃～200℃并保温3h～5h；

(7)在180℃～200℃下保温结束后，再将铝锂合金置于空气中进行冷却，即完成对电弧增材制造铝锂合金缺陷和组织的控制处理。

进一步地，步骤(3)中，优选在5s～60s内将铝锂合金从480℃～530℃的热处理炉转移到轧机上进行轧制。

进一步地，步骤(3)中，优选在5min～10min内完成铝锂合金的轧制。

进一步地，步骤(5)中，优选在5s～60s内将铝锂合金从500℃～550℃的热处理炉转移到10℃～30℃的水中或油中。

进一步地，步骤(5)中，淬火处理的时间优选10min～180min。

进一步地，步骤(6)中，热处理炉的升温速率优选5℃/min～20℃/min。