【摘 要】
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近年来,选区激光熔化成形技术为现代化工业的高速发展做出了巨大贡献,“近净成形”和“快速冷却”的成形特点为制备高强度铝合金复杂结构零件提供了一种全新的途径与方法,然而目前选区激光熔化成形Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金在成形过程中工艺参数对裂纹产生的影响规律尚不明确;Mn和Sc元素在复杂热循环过程及热处理过程中的析出规律有待阐清。针对上述问题,本文采用选区激光熔化技术成形了 Al-Mn-Mg-Sc-
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近年来,选区激光熔化成形技术为现代化工业的高速发展做出了巨大贡献,“近净成形”和“快速冷却”的成形特点为制备高强度铝合金复杂结构零件提供了一种全新的途径与方法,然而目前选区激光熔化成形Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金在成形过程中工艺参数对裂纹产生的影响规律尚不明确;Mn和Sc元素在复杂热循环过程及热处理过程中的析出规律有待阐清。针对上述问题,本文采用选区激光熔化技术成形了 Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金,重点研究了激光功率和能量密度对裂纹产生的影响规律;探究了热处理对材料组织及性能的影响,本文研究为选区激光熔化成形高强度铝合金复杂零件提供了经验与指导,获得主要研究结果如下:（1）通过对选区激光熔化成形工艺参数的优化,采用能量密度为138 J/mm3、激光功率为370 W的工艺可制备出无裂纹Al-Mn-Mg-Sc-Zr成形试样,致密度达到99.30%。采用优化工艺制备的沉积态与300℃/5 h时效态材料室温极限抗拉强度分别为455 MPa和556 MPa,断后伸长率分别为15.4%和14.2%,材料的强度提高22%,且断后伸长率没有明显降低。断口形貌分析表明拉伸试样的断裂宏观上表现为脆性断裂,微观上呈韧性断裂。（2）深入研究了选区激光熔化成形工艺参数对成形试样的微观组织影响,以及对裂纹产生的影响规律。能量密度和激光功率的增加都会导致孔隙率的增加,降低试样致密度。降低能量密度最终导致热应力的增加,从而增加开裂风险。保持能量密度恒定,降低激光功率会增加激光与粉末的相互作用时间,降低冷却速率,析出粗大的Al6Mn相,增加了微观应力集中的风险,从而导致开裂。（3）通过对沉积态材料的微观组织分析表明,较快的冷速可以使大量的合金元素固溶进基体中,从而得到过饱和固溶体。初生的Al3Sc粒子为凝固过程中提供了更多的形核位点,结合较高的冷却速度可以得到良好的晶粒细化效果。纳米级Al3（Sc,Zr）和Al6Mn粒子分布于晶界处,在凝固过程中抑制晶界的扩展,细化晶粒。经过热处理晶粒尺寸发生轻微的粗化现象,晶粒内二次析出大量弥散的纳米级Al3（Sc,Zr）和Al6Mn颗粒,对基体起到良好的沉淀强化效果,提升合金力性能。
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