一種以AlSi10Mg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法及3D打印薄壁件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋁合金熱處理技術領域，具體涉及一種以AlSilOMg為基底的3D打印薄 壁件的熱處理方法及3D打印薄壁件。
【背景技術】
[0002] AlSi10Mg是一種鑄造鋁合金，具有鑄造性能好、無熱裂傾向、氣密性高、線收縮小、 耐蝕性好的特點，在航空、儀表及一般機械領域已得到廣泛的應用。3D打印是一種以數字模 型文件為基礎，運用粉末狀金屬、塑料等可粘性材料，通過逐層打印的方法來構造物體的技 術。3D打印制造技術具有加工周期短、可以快速成型的特點，同時在制造結構復雜的薄壁件 方面優勢明顯;該技術已廣泛應用于飛行員的頭盔顯示器等產品中。
[0003]在3D打印薄壁件的使用過程中，常會出現在不同溫度下變形大的缺陷，從而薄壁 件產品的可靠性和產品質量受到影響。現有技術已出現多種針對鋁合金薄壁件熱處理方 法，來獲得殘余應力小、變形量小的產品。
[0004] CN104233125A公開了一種薄壁鋁合金材料管殼零件切削加工的熱處理工藝，該工 藝采用毛坯進行淬火+時效固溶處理，改善材料的切削性能;采用粗加工后的再結晶時效熱 處理消除應力;半精加工后再進行時效熱處理，進一步消除加工應力，保證加工零件內部應 力完全釋放;車削完工后最后一次穩定加工尺寸的低溫熱處理。采用上述熱處理工序后，零 件的加工變形減小，尺寸穩定性得到增強。
[0005]CN104498847A公開了一種薄壁型腔結構鋁合金支架熱處理變形控制方法，該方法 通過加熱保溫、快速冷卻、分段校形和工裝維形相結合的方法，解決了薄壁型腔結構鋁合金 變形的問題。
[0006]現有技術中，相應的熱處理工藝適用于常規成型的鋁合金薄壁件，并不適應于鋁 合金3D打印薄壁件;開發一種針對以AlSilOMg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法，使產 品在不同溫度下變形量小，各項指標滿足使用要求具有重要意義。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種以AlSilOMg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法，從而 解決上述薄壁件在不同溫度下變形量大的問題。
[0008]本發明的第二個目的是提供由上述熱處理方法得到的3D打印薄壁件。
[0009]為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：
[0010] -種以AlSilOMg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法，包括:將薄壁件進行退火 處理，后在高溫為160~190°C、低溫為-50~-60°C的高低溫區間內進行高低溫循環處理，即 得。
[0011]零件在加工過程中會有較大的應力殘留，使合金的應力腐蝕傾向顯著增加，組織 和性能穩定性下降，所以必須進行退火及穩定化處理。應力消除的程度從工藝上來說主要 取決于溫度和時間。理論上溫度越高、保溫時間越長則應力消除得越徹底。但在生產中，消 除應力的同時還需要保持零件有較好的力學性能，而過高的溫度會降低零件的強度，過長 的時間則會降低生產效率，所以溫度的選擇十分重要。
[0012]本發明所提供的以A1Si1OMg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法，將薄壁件通過 退火處理和高低溫循環處理，使薄壁件的內部組織更加均勻、穩定，降低了零件的內應力， 從而提高了零件尺寸在不同溫度下的穩定性，保證了產品品質，使零件尺寸在不同溫度條 件下變化最小。
[0013] 所述退火處理的溫度為260~360°C，保溫時間為1~4h。保溫后，優選以空冷方式 冷卻至室溫。
[0014] 高溫的保溫時間為2~4h，低溫的保溫時間為2~4h。
[0015] 高溫到低溫的降溫速率為3~10°C/min，低溫到高溫的升溫速率為3~10°C/min。 在上述參數控制下進行的高低溫循環可以更好的減少3D打印薄壁件的內應力，使鋁合金組 織的穩定性更好，從而更好的保證產品的質量。
[0016]所述高低溫循環的次數為5~7次。
[0017] 高低溫循環處理后空冷至室溫。
[0018] 優選的，所述退火處理的溫度為320°C，保溫時間為3h;在高溫為180°C、低溫為-60 °C的高低溫區間內循環處理5次。
[0019]本發明同時提供由上述熱處理方法得到的3D打印薄壁件。
[0020]本發明提供的以AlSilOMg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法，熱處理工藝簡單 易行，配合3D打印技術可方便的獲得質量穩定的3D打印薄壁件，該產品滿足國軍標的各項 指標，相關產品可以滿足在飛機上的使用要求。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
[0022] 實施例1
[0023]本實施例的以A1Si1OMg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法，包括以下步驟：[0024] 1)將通過3D打印得到的AlSilOMg薄壁件進行退火處理，退火的溫度為260°C，保溫 時間為4h，空冷；
[0025] 2)將薄壁件在高溫為160°C、低溫為_50°C的高低溫區間內進行高低溫循環處理； 首先使薄壁件升溫至160°C，保溫4h，以3°C/min的速率降溫至-50°C，保溫2h，再以3°C/min的速率升溫至160°C，保溫4h，完成一個循環;持續進行6次循環，空冷，即得。
[0026]實施例2
[0027]本實施例的以A1Si1OMg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法，包括以下步驟：[0028] 1)將通過3D打印得到的AlSilOMg薄壁件進行退火處理，退火的溫度為360°C，保溫 時間為lh，空冷；
[0029] 2)將薄壁件在高溫為160°C、低溫為_50°C的高低溫區間內進行高低溫循環處理； 首先使薄壁件升溫至190°C，保溫2h，以10°C/min的速率降溫至-60°C，保溫2h，再以10°C/ min的速率升溫至190°C，保溫2h，完成一個循環;持續進行7次循環，空冷，即得。
[0030] 實施例3
[0031 ]本實施例的以A1Si1OMg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法，包括以下步驟： [0032] 1)將通過3D打印得到的AlSilOMg薄壁件進行退火處理，退火的溫度為320°C，保溫 時間為3h，空冷；
[0033] 2)將薄壁件在高溫為180°C、低溫為_60°C的高低溫區間內進行高低溫循環處理； 首先使薄壁件升溫至180°C，保溫2h，以3°C/min的速率降溫至-60°C，保溫3h，再以3°C/min 的速率升溫至180°C，保溫2h，完成一個循環;持續進行5次循環，空冷，即得。
[0034] 實施例4~44
[0035]實施例4~44的以AlSilOMg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法，各步驟的工藝 參數列于表1中。
[0036] 表1實施例4~44的熱處理方法工藝控制參數
[0040] 試驗例
[0041] 本試驗例對各實施例和對比例所得的3D打印薄壁件的變形量和抗拉強度進行檢 測，相關檢測均在室溫下進行，試件每100mm的變形量和抗拉強度檢測結果如表1所示。
[0042] 表2各實施例和對比例所得3D打印薄壁件的性能檢測結果
[0046]由表1的試驗結果可知，本發明制備的以A1Si1OMg為基底的3D打印薄壁件，每 100mm的變形量低至0.995mm，抗拉強度達到264MPa，各項指標滿足頭盔顯示器的使用要求。
【主權項】
1. 一種以A1Si1OMg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法，其特征在于，包括:將薄壁件 進行退火處理，后在高溫為160~190°C、低溫為-50~-60°C的高低溫區間內進行高低溫循 環處理，即得。2. 如權利要求1所述的3D打印薄壁件的熱處理方法，其特征在于，所述退火處理的溫度 為260~360°C，保溫時間為1~4h。3. 如權利要求1所述的3D打印薄壁件的熱處理方法，其特征在于，高低溫循環處理過程 中，高溫的保溫時間為2~4h，低溫的保溫時間為2~4h。4. 如權利要求1所述的3D打印薄壁件的熱處理方法，其特征在于，高低溫循環處理過程 中，高溫到低溫的降溫速率為3~10°C/min，低溫到高溫的升溫速率為3~10°C/min。5. 如權利要求1~4中任一項所述的3D打印薄壁件的熱處理方法，其特征在于，所述高 低溫循環的次數為5~7次。6. 如權利要求1所述的3D打印薄壁件的熱處理方法，其特征在于，高低溫循環處理后空 冷至室溫。7. 如權利要求1所述的3D打印薄壁件的熱處理方法，其特征在于，所述退火處理的溫度 為320°C，保溫時間為3h;在高溫為180°C、低溫為_60°C的高低溫區間內循環處理5次。8. -種由權利要求1所述的熱處理方法得到的3D打印薄壁件。
【專利摘要】本發明公開了一種以AlSi10Mg為基底的3D打印薄壁件的熱處理方法及3D打印薄壁件，屬于鋁合金的熱處理技術領域。該熱處理方法包括：將薄壁件進行退火處理，后在高溫為160～190℃、低溫為-50～-60℃的高低溫區間內進行高低溫循環處理。該方法通過退火處理和高低溫循環處理使薄壁件的內部組織更加均勻、穩定，降低了零件的內應力，從而提高了零件尺寸在不同溫度下的穩定性，保證了產品品質，使零件尺寸在不同溫度條件下變化最小。由該方法得到的3D打印薄壁件可用作頭盔顯示器等產品。
【IPC分類】C22F1/043
【公開號】CN105463352
【申請號】CN201510887185
【發明人】孫自南, 董曉, 王戰勝, 吳曉鳴, 張磊
【申請人】中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月4日