實(shí)現(xiàn)增材零件無(wú)缺陷！Quintus 制定用于F357鋁合金3D打印部件的新型熱處理工藝
魔猴君 行業(yè)(yè)資訊 893天前
F357 等鋁合金材料因其低收縮率和窄凝固溫度范圍常被應用于增材制造結構件的制作上。這些材料可以作為一種可行的低價(jià)鈦材替代品使用，尤其是在較大尺寸的零件上。然而，F(xiàn)357 的粉末床熔融 3D 打印可能會(huì )帶來(lái)一些挑戰(zhàn)，例如溶解氣體（氫氣或氬氣）的存在會(huì )導致制件起泡和表面質(zhì)量差。
魔猴網(wǎng)了解到，在一項新研究中，來(lái)自Quintus Technologies、SLM Solutions和亞利桑那大學(xué)的研究人員發(fā)(fā)現(xiàn)，使用新型均勻快速淬火 (URQ)-熱等靜壓（HIP） 技術(shù)可以使 F357 零件中觀(guān)察不到任何缺陷，制件的極限強度和屈服強度均超過(guò) MMPDS 鑄件零件，且?guī)綴巫冃瘟扛 ?/span>
完整的研究報告白皮書(shū)可在此處獲?。篽ttps://quintustechnologies.com/knowledge-center/whitepaper-uniform-rapid-quench-of-additively-manufactured-aluminum-alloys/
在許多工業(yè)(yè)制造過(guò)程中，都會(huì )采用熱等靜壓 (HIP)技術(shù)來(lái)降低金屬零件的孔隙率。該工藝通過(guò)對熔爐中的裝有密實(shí)粉末的包套、鑄造或燒結部件施加高壓 (100-200 MPa) 和 900-1250°C 的溫度條件，來(lái)實(shí)現(xiàn)致密化，鋼和高溫合金是兩種典型的材料。氣壓在所有方向上均勻作用爐內部件，以提供各向同性特性和 100% 致密化。
△F357 標準 320 毫米垂直測試桿構建
F357 HIP 工藝通常在500°C 以上的溫度和 75-150 MPa 的氬氣氣壓下進(jìn)行。除了具有增加鋁合金密度的好處外，還有降低孔隙率和整體增加疲勞、韌性和延展性的作用。在 HIP 工藝之后應用由固溶熱處理和人工時(shí)效組成的標準 T6 回火熱處理，以實(shí)現(xiàn)所需的機械性能，但是當在大氣壓下進(jìn)行單獨的 540°C 固溶熱處理時(shí)，存在以下風(fēng)險：在 HIP 循環(huán)(huán)中關(guān)閉的孔隙會(huì )在 T6 期間打開(kāi)并變大。
由于鋁晶格中氫或氬的低擴散率以及高溫下合金變形的阻力較低，HIP后孔隙中殘留的高壓可能是由于T6回火導致的孔隙擴大。為避免起泡或 TIP，專(zhuān)門(mén)從事高壓加工設備設計的公司 Quintus Technologies 開(kāi)發(fā)(fā)了一種替代方法，可以替代標準 HIP 循環(huán)(huán)和固溶熱處理這兩個(gè)獨立工藝。新型均勻快速淬火 (URQ) HIP 爐允許通過(guò)組合固溶熱處理和 HIP 工藝進(jìn)行 HPHT（高壓熱處理）。有了URQ系統(tǒng)，結合進(jìn)行HIP和T6溶液熱處理，可以在隨后的時(shí)效過(guò)程中形成適當的沉淀硬化相，同時(shí)減少任何孔隙重開(kāi)的機會(huì )。
亞利桑那大學(xué)、SLM Solutions 和 Quintus Technologies 開(kāi)展了一項案例研究，以評估 HPHT 在 HIP-URQ 爐中對激光粉末床熔融（PBF-LB）高強度鋁合金 F357 的應用效果。該研究評估了這種新型 HIP 方法后處理部件的密度、微觀(guān)結構、機械性能和變形。實(shí)驗設計材料由 SLM Solutions 使用氣霧化 F357 粉末的 SLM 280 PBF-LB 3D 打印機打印。
△一個(gè)具有URQ功能的現(xiàn)代Quintus HIP QIH48熱處理爐
結果表明，一種穩(wěn)健的后處理方法可提供出色的拉伸性能，同時(shí)避免熱引起的孔隙率和變形。該研究表明，使用 Quintus URQ 工藝后處理 F357 鋁是制造高質(zhì)量增材制造鋁部件的一種很有前途的方法。HPHT 工藝提供的優(yōu)(yōu)勢包括：
提供了與標準 HIP+T6 材料相當的抗拉強度和延展性；
降低組件的幾何變形，即使是復雜的幾何形狀；
避免起泡并縮短整個(gè)過(guò)程的周期時(shí)間。
此外，研究人員正在進(jìn)行其他工作以評估 URQ F357 的疲勞特性，并進(jìn)一步探索優(yōu)(yōu)化這些組件的強度、延展性和可制造性的平衡。
來(lái)源：南極熊
