一种3D打印粉体、3D打印铝合金件及其制备方法

本发明属于3d打印材料，具体涉及一种3d打印粉体、3d打印铝合金件及其制备方法。

背景技术：

1、高强铝合金由于具有高比强度、低密度、低成本等优点，可以作为轻型高强结构材料，常用于制造各种轻型高负载零件和结构件，广泛应用于汽车、船舶、航天航空领域等民用及军工领域。然而，高强铝合金由于凝固温度范围广，在基于高能束流的3d打印(增材制造)复杂热历史过程中受到较大的残余应力的影响，非常容易产生热裂纹，从而急剧降低材料的成形性和力学性能，此外，通过调整打印过程中的工艺参数通常难以获得无裂纹且致密度优异(＞99％)的零部件。

技术实现思路

1、针对现有技术中激光3d打印技术中获得的3d打印铝合金件容易产生热裂纹以及力学性能差的问题，一种3d打印粉体、3d打印铝合金件及其制备方法。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供一种3d打印粉体，包括铝合金粉末、ti粉末以及ta粉末，所述铝合金粉末与所述ti粉末和所述ta粉末混合。

4、可选的，以所述3d打印粉体的总重量为基准，所述ti粉末与所述ta粉末的总的重量组分为1～5份。

5、可选的，以所述3d打印粉体的总重量为基准，所述铝合金粉末为90～95份。

6、可选的，所述铝合金粉末、所述ti粉末以及所述ta粉末的粒径为15～53μm。

7、可选的，所述铝合金粉末包括2xxx系、5xxx系、6xxx系和7xxx系中的一种或多种。

8、另一方面，本发明提供一种3d打印铝合金件，包括所述的3d打印粉体。

9、另一方面，本发明提供一种3d打印铝合金件的制备方法，包括以下步骤：

10、将铝合金粉末、ti粉末和ta粉末充分混合，得到混合粉料；

11、混合粉料干燥后通过3d打印制备得到3d打印铝合金件。可选的，所述3d打印为激光打印，激光功率为180～380w。

12、可选的，激光打印的扫描速率为200～2000mm/s，扫描间距为0.08～0.12mm。

13、可选的，所述3d打印中，所述混合粉料的铺粉厚度为30～90μm。

14、本发明提供的3d打印粉体，利用所述铝合金粉末、所述ti粉末和所述ta粉末共混合，共混合过程中将所述ti粉末和所述ta粉末同时引入到铝合金粉末内，此时所述铝合金粉末内的铝与所述ti粉末和ta粉末迅速发生化学反应，产生一种高效的异质形核剂al3(ti，ta)，利于初生铝成核，大量的异质形核点促进细小等轴晶结构的形成，从而细化晶粒；除此之外，ti与ta两种元素在铝合金中的形状限制因子值最高，当在铝合金粉末中将所述ti粉末和所述ta粉末联合添加时，可以在铝合金晶粒长大过程中有效地限制晶粒的生长，使晶粒细化，进而提高所述3d打印粉体的致密度和力学性能，改善铝合金件产生裂纹的问题。

技术特征：

1.一种3d打印粉体，其特征在于，包括铝合金粉末、ti粉末以及ta粉末，所述铝合金粉末与所述ti粉末和所述ta粉末混合。

2.根据权利要求1所述的一种3d打印粉体，其特征在于，以所述3d打印粉体的总重量为基准，所述ti粉末与所述ta粉末的总的重量组分为1～5份。

3.根据权利要求1所述的一种3d打印粉体，其特征在于，以所述3d打印粉体的总重量为基准，所述铝合金粉末为90～95份。

4.根据权利要求1所述的一种3d打印粉体，其特征在于，所述铝合金粉末、所述ti粉末以及所述ta粉末的粒径为15～53μm。

5.根据权利要求1所述的一种3d打印粉体，其特征在于，所述铝合金粉末包括2xxx系、5xxx系、6xxx系和7xxx系中的一种或多种。

6.一种3d打印铝合金件，其特征在于，由如权利要求1～5任意一项所述的3d打印粉体制备得到。

7.根据权利要求6所述的3d打印铝合金件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种3d打印铝合金件的制备方法，其特征在于，所述3d打印为激光打印，激光功率为180～380w。

9.根据权利要求7所述的一种3d打印铝合金件的制备方法，其特征在于，激光打印的扫描速率为200～2000mm/s，扫描间距为0.08～0.12mm。

10.根据权利要求7所述的一种3d打印铝合金件的制备方法，其特征在于，所述3d打印中，所述混合粉料的铺粉厚度为30～90μm。

技术总结
为克服现有技术中激光3D打印技术中获得的铝合金件容易产生热裂纹以及力学性能差的问题，本发明提供了一种3D打印粉体，包括铝合金粉末、Ti粉末以及Ta粉末，所述铝合金粉末与所述Ti粉末和所述Ta粉末混合。同时，本发明还公开了包括上述3D打印粉体的3D打印铝合金件及制备方法。本发明提供的3D打印粉体，利用所述铝合金粉末、所述Ti粉末和所述Ta粉末共混合，所述Ti粉末和所述Ta粉联合发挥协同作用，可以在铝合金晶粒长大过程中有效地限制晶粒的生长，使晶粒细化，进而提高所述3D打印粉体的致密度和力学性能，改善铝合金件产生裂纹的问题。

技术研发人员：黎兴刚,李干,黄禹赫,许乙授,祝欣欣,阮刚
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17