F357等鋁合金材料憑借其較低的收縮率和較窄的凝固溫度區(qū)間，在增材制造結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。這類材料可作為鈦合金的經(jīng)濟型替代方案，尤其適用于大尺寸零部件的制造。然而，F(xiàn)357的粉末床熔融增材制造工藝常面臨挑戰(zhàn)——殘留氣體（如氫氣或氬氣）易導(dǎo)致制件起泡及表面質(zhì)量下降。

    近期，QuintusTechnologies、SLMSolutions與亞利桑那大學(xué)的研究團隊發(fā)現(xiàn)，采用新型均勻快速淬火（URQ）結(jié)合熱等靜壓（HIP）的復(fù)合工藝，可使F357零部件實現(xiàn)零缺陷制造，其極限抗拉強度與屈服強度均超越MMPDS鑄件標(biāo)準，且?guī)缀巫冃瘟匡@著降低。

    熱等靜壓（HIP）技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用背景

    熱等靜壓（HIP）技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域，用于降低金屬零部件的孔隙率。該工藝通過向熔爐內(nèi)密實的粉末包套、鑄造件或燒結(jié)件施加100-200兆帕的高壓及900-1250℃的高溫，實現(xiàn)材料致密化處理。鋼鐵與高溫合金是該技術(shù)的典型應(yīng)用材料。氣壓在爐內(nèi)均勻作用，賦予零部件各向同性特性并達成100%致密化效果。

    F357鋁合金HIP工藝的特殊性

    針對F357鋁合金的HIP處理通常在500℃以上溫度及75-150兆帕的氬氣環(huán)境下進行。除提升鋁合金密度外，該工藝還可降低孔隙率，并同步增強材料的疲勞性能、韌性及延展性。常規(guī)流程中，HIP處理后會進行包含固溶熱處理與人工時效的T6回火工藝，以獲取所需機械性能。但若在常壓下單獨實施540℃固溶熱處理，存在HIP循環(huán)中閉合的孔隙在T6階段重新擴張的風(fēng)險。

    由于鋁晶格對氫或氬的低擴散率，以及高溫下合金變形阻力較低，HIP后孔隙內(nèi)殘留的高壓可能導(dǎo)致T6回火過程中孔隙擴大。為解決這一問題，專注于高壓設(shè)備設(shè)計的QuintusTechnologies開發(fā)了替代方案，將標(biāo)準HIP循環(huán)與固溶熱處理整合為單一工藝。其新型URQ-HIP爐通過高壓熱處理（HPHT）技術(shù)，同步完成HIP致密化與固溶熱處理，在后續(xù)時效過程中形成適當(dāng)?shù)某恋碛不啵瑫r大幅降低孔隙重開的可能性。

    案例研究：URQ-HIP工藝在F357鋁合金中的應(yīng)用驗證

    亞利桑那大學(xué)、SLMSolutions與QuintusTechnologies聯(lián)合開展案例研究，評估URQ-HIP爐在激光粉末床熔融（PBF-LB）工藝制備的高強度F357鋁合金后處理中的效果。研究聚焦部件密度、微觀結(jié)構(gòu)、機械性能及變形控制。實驗材料由SLMSolutions采用氣霧化F357粉末，通過SLM280激光粉末床熔融設(shè)備制備。

    研究結(jié)論

    結(jié)果表明，該后處理工藝可實現(xiàn)優(yōu)異的抗拉性能，同時有效抑制熱處理過程中的孔隙擴張及部件變形。研究證實，采用QuintusURQ工藝處理F357鋁制增材制造部件，是生產(chǎn)高質(zhì)量鋁制構(gòu)件極具潛力的解決方案。