新工艺帮助F357铝合金3D打印后处理技术升级

    F357等铝合金材料凭借其较低的收缩率和较窄的凝固温度区间，在增材制造结构件领域得到广泛应用。这类材料可作为钛合金的经济型替代方案，尤其适用于大尺寸零部件的制造。然而，F357的粉末床熔融增材制造工艺常面临挑战——残留气体（如氢气或氩气）易导致制件起泡及表面质量下降。

    近期，QuintusTechnologies、SLMSolutions与亚利桑那大学的研究团队发现，采用新型均匀快速淬火（URQ）结合热等静压（HIP）的复合工艺，可使F357零部件实现零缺陷制造，其极限抗拉强度与屈服强度均超越MMPDS铸件标准，且几何变形量显著降低。

    热等静压（HIP）技术的工业应用背景

    热等静压（HIP）技术广泛应用于工业制造领域，用于降低金属零部件的孔隙率。该工艺通过向熔炉内密实的粉末包套、铸造件或烧结件施加100-200兆帕的高压及900-1250℃的高温，实现材料致密化处理。钢铁与高温合金是该技术的典型应用材料。气压在炉内均匀作用，赋予零部件各向同性特性并达成100%致密化效果。

    F357铝合金HIP工艺的特殊性

    针对F357铝合金的HIP处理通常在500℃以上温度及75-150兆帕的氩气环境下进行。除提升铝合金密度外，该工艺还可降低孔隙率，并同步增强材料的疲劳性能、韧性及延展性。常规流程中，HIP处理后会进行包含固溶热处理与人工时效的T6回火工艺，以获取所需机械性能。但若在常压下单独实施540℃固溶热处理，存在HIP循环中闭合的孔隙在T6阶段重新扩张的风险。

    由于铝晶格对氢或氩的低扩散率，以及高温下合金变形阻力较低，HIP后孔隙内残留的高压可能导致T6回火过程中孔隙扩大。为解决这一问题，专注于高压设备设计的QuintusTechnologies开发了替代方案，将标准HIP循环与固溶热处理整合为单一工艺。其新型URQ-HIP炉通过高压热处理（HPHT）技术，同步完成HIP致密化与固溶热处理，在后续时效过程中形成适当的沉淀硬化相，同时大幅降低孔隙重开的可能性。

    案例研究：URQ-HIP工艺在F357铝合金中的应用验证

    亚利桑那大学、SLMSolutions与QuintusTechnologies联合开展案例研究，评估URQ-HIP炉在激光粉末床熔融（PBF-LB）工艺制备的高强度F357铝合金后处理中的效果。研究聚焦部件密度、微观结构、机械性能及变形控制。实验材料由SLMSolutions采用气雾化F357粉末，通过SLM280激光粉末床熔融设备制备。

    研究结论

    结果表明，该后处理工艺可实现优异的抗拉性能，同时有效抑制热处理过程中的孔隙扩张及部件变形。研究证实，采用QuintusURQ工艺处理F357铝制增材制造部件，是生产高质量铝制构件极具潜力的解决方案。