本发明属于金属增材制备，具体涉及一种基于激光选区熔化成形的铝合金的热处理方法。
背景技术：
1、激光增材制造技术(laseradditive manufacturing，lam)因制造柔性高、成形精度高和表面质量好等特点，已逐渐成为高性能金属构件的一项快速精密成形技术。其中，激光选区熔化技术(selective lasermelting，slm)由于小的光斑尺寸及铺粉厚度，可用于成形有极复杂结构的金属零构件，为高性能复杂铝合金构件的整体化制造提供了一条重要途径。在slm成形过程中，熔池的冷却速率可达104～106℃/s，熔池内的快速熔凝过程可以细化晶内亚结构、提升基体固溶强化效果。近年来，通过slm技术制备复杂高强铝合金零构件已受到航空航天、交通运输及其他高端装备制造领域的重视。
2、然而，目前高强铝合金的slm成形仍面临一系列挑战。最关键的问题就是传统高强铝合金由于凝固温度区间宽(如2024al合金凝固温度区间约为134℃，7050al合金凝固温度区间约为179℃)，再加之slm技术固有的高瞬态热应力，在成形过程中极易产生热裂纹。
3、目前，适合slm成形的铝合金仅有近共晶al-si系合金(alsi10mg、alsi12)以及al-mg-sc-zr合金。然而，slm成形的al-si合金力学性能通常低于传统的中高强度铝合金，并且难以通过热处理进一步强化，无法满足高强铝合金的应用要求。空中客车公司提出的lam专用al-mg-sc-zr合金(scalmalloy)经热处理后拉伸性能与al-zn-mg-cu系合金相当，但是稀有元素sc昂贵的价格限制了该款合金的推广应用。
4、因此，在前期的工作基础上，我们创新的提出了一款新型的slm专用al-cu-mg-si-ti高强铝合金。不同于传统铸造al-cu-mg合金，沉积态al-cu-mg-si-ti合金呈现出独特的超细等轴晶+柱状晶的异构组织，α-al等轴晶平均晶粒尺寸为0.68±0.51μm，同时有超过50％的晶粒直径不超过1μm，α-al柱状晶平均晶粒尺寸为1.69±0.98μm，最大晶粒尺寸超过了5μm。并且，在基体内部存在两种纳米沉淀相，一种为al-cu-mg合金中常见的s’-al2cumg(si)相，其长度约为52.09nm，宽度约为2nm，体积分数约为8.5vol.％，另一种为短棒状的q’-al5cu2mg8si7相，该相长度约为6.06nm，体积分数约为2.73vol.％。其沉积态室温抗拉强度达到了541±2mpa，屈服强度达到473±8mpa，同时保有10.9±1.2％的延伸率。
5、该新型al-cu-mg-si-ti合金属于al-cu-mg系合金，可通过热处理进一步强化，提升合金的力学性能。然而，目前slm成形的al-cu-mg合金仍主要沿用针对传统变形al-cu-mg合金所制定的“高温固溶+低温时效”的t6热处理制度，并未考虑到slm工艺快速加热冷却+往复热循环所造成的沉积态试样独特显微组织，导致slm成形的al-cu-mg合金性能潜力不能被充分发掘。如slm成形的新型al-cu-mg-si-ti合金超细晶粒会在t6热处理中的高温固溶阶段发生动态回复与再结晶，导致晶粒发生明显粗化，劣化合金的力学性能；此外，ti元素合金化有可能引入次生l12-al3ti纳米沉淀相，该相可以显著提高合金的力学性能。
6、(2)slm专用al-cu-mg系高强铝合金热处理制度的研究现状
7、wang等人关于slm成形zr合金化改性al-cu-mg合金热处理的研究中，研究了370℃，7h/ac的直接时效(direct aging,da)热处理对slm成形al-cu-mg-zr合金显微组织演化及力学性能的影响，研究表明，da热处理并未明显改变试样在晶粒尺度的显微组织，而是促进了晶内大量球状纳米沉淀相l12-al3zr的析出，虽然s’相与gpb区在高温直接时效过程中溶解进入基体，但是，da态试样的屈服强度进一步提高，达到了435mpa，延伸率仅为7.5％。
8、对于ti元素改性的铝合金，纳米沉淀相l12-al3ti的析出同样有利于提高合金的力学性能。hu等人研究了直接时效热处理对ti改性的al-5.0cu合金显微组织演化及力学性能的影响。研究发现300℃的热处理会导致存纳米级l12-al3ti沉淀相析出，该沉淀相的出现将合金的屈服强度提升了19.9％。从上述热处理制度的研究现状来看，目前还没有一种基于激光选区熔化成形的铝合金的热处理方法，能够显著提升al-cu-mg系合金延展性能。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于激光选区熔化成形的铝合金的热处理方法，本发明提供的方法能够显著提升al-cu-mg系铝合金的延展性能。
2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、本发明提供了一种基于激光选区熔化成形的铝合金的热处理方法，包括以下步骤：
4、采用计算机绘制成形所需的三维模型，以al-cu-mg系合金为原料，在基板表面进行激光选区熔化成形和热处理；
5、所述热处理包括：将成形后的合金进行时效热处理后空冷至室温；所述时效热处理的温度为350℃，保温时间为2h。
6、优选的，所述al-cu-mg系合金按质量百分比计包括如下组分：cu4.1～4.4％，mg2.9～3.2％，si 1.9～2.2％，ti 0.6～0.9％和余量al。
7、优选的，所述al-cu-mg系合金按质量百分比计包括如下组分：cu4.2％，mg3.04％，si 2.01％，ti 0.67％和余量al。
8、优选的，所述al-cu-mg系合金为由原子气雾化制备得到的球形粉料。
9、优选的，所述球形粉料的粒径为5～80μm；所述球形粉料的松装密度为1.35～1.45g/cm3。
10、优选的，所述激光选区熔化成形的条件包括：激光功率为280～340w，激光扫描速率为100～1000mm/s，激光扫描间距为80～120μm；
11、所述激光选区熔化成形时每层粉末成形的厚度为25～35μm，所述激光选区熔化成形时每层粉末成形的层间旋转角度为65～70°。
12、优选的，所述基板为铝基板；所述基板在使用前进行预热，所述预热的温度为120～180℃。
13、本发明提供了一种基于激光选区熔化成形的铝合金的热处理方法，包括以下步骤：采用计算机绘制成形所需的三维模型，以al-cu-mg系合金为原料，在基板表面进行激光选区熔化成形和热处理；所述热处理包括：将成形后的合金进行时效热处理后空冷至室温；所述时效热处理的温度为350℃，保温时间为2h。本发明通过高温直接时效热处理获得了晶粒形貌和各沉淀相的演变规律，进一步获得了一种力学性能优异的基于激光选区熔化成形的铝合金的热处理方法。实施例结果表明，本发明制备得到的al-cu-mg-si-ti合金经350℃，2h/ac的高温直接时效热处理后，其延伸率达到了21.7±1.8％。
1.一种基于激光选区熔化成形的铝合金的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述al-cu-mg系合金按质量百分比计包括如下组分：cu4.1～4.4％，mg 2.9～3.2％，si 1.9～2.2％，ti 0.6～0.9％和余量al。
3.根据权利要求2所述的热处理方法，其特征在于，所述al-cu-mg系合金按质量百分比计包括如下组分：cu4.2％，mg 3.04％，si 2.01％，ti 0.67％和余量al。
4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述al-cu-mg系合金为由原子气雾化制备得到的球形粉料。
5.根据权利要求4所述的热处理方法，其特征在于，所述球形粉料的粒径为5～80μm；所述球形粉料的松装密度为1.35～1.45g/cm3。
6.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述激光选区熔化成形的条件包括：激光功率为280～340w，激光扫描速率为100～1000mm/s，激光扫描间距为80～120μm；
7.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，所述基板为铝基板；所述基板在使用前进行预热，所述预热的温度为120～180℃。
