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铂力特助力西工大突破铝锂铜合金增材制造性能瓶颈

29 8 月
2025
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铝锂铜合金因低密度、高比强度和优异耐腐蚀性,广泛应用于航空航天燃料箱、机翼结构等关键部件。然而,传统制造工艺存在材料利用率低、生产周期长、加工难度大等局限,难以满足复杂部件制造需求。激光粉末床融合(PBF-LB/M)作为增材制造技术的代表,通过逐层熔化金属粉末,能够实现复杂结构的高精度成形。然而,高强铝合金的PBF-LB/M成形仍面临热裂纹敏感性高的问题。

当前PBF-LB/M合金的热处理工艺存在两难困境:传统T6(固溶-时效)处理虽能提升强度,但会导致晶粒粗化,削弱材料塑性;直接时效工艺虽能提高强度,但无法兼顾塑性。因此,PBF-LB/M合金的强度与塑性的协同提升问题成为行业瓶颈。

针对上述难题,西北工业大学王猛、林鑫教授团队采用Ti改性 2196 铝锂铜合金粉末,利用PBF-LB/M技术制备块体试样,并成功开发出一种新型多阶段热处理(MST)工艺,旨在实现该合金强度与塑性的协同提升。

研究发现新型MST策略能有效抑制晶粒粗化,保留细晶粒,并促进次生Al₃Ti和S′/T₁相协同沉淀。研究突破了铝锂铜合金强度与塑性的匹配难题:在MST欠时效状态下,实现了高强度(515.7MPa)与高延伸率(12.53%)的优异组合;在MST峰值时效状态下,获得了526.2MPa的超高强度,同时保持良好塑性。该工艺为增材制造高性能铝合金的热处理提供了新框架,能够有力推动其航空航天应用。该研究形成成果“Synergistic improvement of strength and plasticity under novel heat treatment approach for laser powder bed fusion processed Ti modified Al-Li-Cu alloy”,发表于工程技术领域权威期刊Virtual and Physical Prototyping。目前,该期刊的影响因子为10.2。本文的通讯作者为王猛教授(博士生导师),其长期从事金属增材制造技术研究,核心专利”成分及组织可控的激光立体成形方法”获中国发明专利奖优秀奖。

铂力特为此次研究提供了设备支持。团队研究人员借助BLT-S210设备,成功制造出12 mm × 55 mm × 12 mm的铝锂铜合金块体试样。设备通过优化工艺参数,采用280W激光功率和600 mm/s扫描速度,结合0.03 mm层厚及 Zigzag 扫描策略,实现了块体试样高精度成形。配合钛元素添加,有效抑制了热裂纹并细化晶粒,为后续研究奠定了关键基础。

一直以来,铂力特始终深耕增材制造科研领域,与众多高校及科研机构深度协同,依托专业设备支持与全方位技术服务,助力科研团队突破关键技术瓶颈。未来,铂力特将继续秉持创新精神,推动科技成果转化,为科研事业进步与产业升级持续赋能。

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