Способ получения однородной и бездефектной микроструктуры в алюминиевых сплавах посредством лазерного плавления (варианты)

Изобретение относится к области металлургии сплавов, в частности к способам получения однородной и бездефектной микроструктуры в сплавах на основе алюминия методом лазерного плавления, в том числе с применением аддитивных технологий, и может быть использовано в космической отрасли, транспортном машиностроении, ресурсосберегающих и энергосберегающих технологиях. Техническим результатом данного изобретения во всех его вариантах является создание способа получения однородной и бездефектной микроструктуры в процессе кристаллизации после лазерного плавления в сплавах на основе алюминия. Технический результат предлагаемого изобретения достигается следующим образом. Способ получения однородной и бездефектной микроструктуры в алюминиевых сплавах систем Al-Mg, Al-Cu-Mg и Al-Zn-Mg-Cu посредством лазерного плавления, включающий комплексное легирование сплава добавками или Zr и Sc, или Ti и B, или Ti, B и Zr, подогрев области обработки до температур 350-480 ⁰С, отличающийся тем, что после лазерного плавления каждого слоя осуществляют дополнительную его обработку лазерным лучом при температуре 0,9-0,95 Тпл сплава. Подогрев области обработки до температур 350-480 ⁰С в процессе лазерного плавления позволяет уменьшить степень переохлаждения и предотвратить образование кристаллизационных трещин, подавить столбчатую кристаллизацию, уменьшить испарение Zn и Mg. Обработка предыдущего слоя при температуре 0,9-0,95 Тпл уменьшает количество неравновесных фаз и снижает склонность к ликвационному растрескиванию. Комплексное легирование элементами Zr и Sc, Ti и B или Ti, B и Zr приводит к образованию фаз кристаллизационного происхождения, выступающих в качестве дополнительных центров кристаллизации алюминиевого твердого раствора в процессе лазерного плавления, что приводит к уменьшению среднего размера зерна и полному подавлению столбчатой кристаллизации. Дополнительное легирование кремнием в сочетании с добавками Zr, Sc и Ti, B, позволяет улучшить зеренную структуру, увеличить твердость и снизить склонность к образованию трещин после обработки лазером за счет увеличения количества жидкой фазы в твердо-жидком состоянии. Лазерное плавление сплавов систем Al-Mg, Al-Cu-Mg и Al-Zn-Mg-Cu с дополнительными легирующими элементами позволяет получить однородную бездефектную структуру после кристаллизации за счет действия модифицирующих добавок. Дополнительный подогрев области обработки приводит к увеличению количества центров гетерогенного зарождения кристаллов алюминиевого твердого раствора, и одновременно к растворению избыточных фаз кристаллизационного происхождения в предыдущем слое, что уменьшает склонность к ликвационным трещинам.