一种增材制造高强铝合金粉末及其制备方法和高强铝合金

本发明属于增材制造，具体涉及到一种增材制造高强铝合金粉末及其制备方法和高强铝合金。

背景技术：

1、随着航空航天的高速发展，构件对铝合金的力学性能和几何复杂程度提出了更高的要求，传统加工手段如熔炼铸造等无法满足。增材制造技术，也称为3d打印，是一种革命性的制造技术，能够通过逐层叠加材料来创建复杂的三维物体。与传统的制造方法相比，增材制造技术具有许多独特的优势，包括设计自由度高、材料利用率高和生产周期短等有优点。增材制造技术是新一代工业革命的代表性技术，对航空航天领域的发展有着至关重要的作用。

2、高强铝合金具有轻质高强、耐腐蚀性优良等特点，在航空航天工业中有着广泛的应用。但传统的7系铝合金不能直接应用于增材制造，如不经过成分优化及工艺调整，容易在增材制造过程中产生裂纹等缺陷，这些缺陷严重制约了增材制造高强铝合金的力学性能，使其难以真正应用于航空航天工业。通过稀土元素改性，在能大幅提高铝合金的强度的同时还能够使其适于增材制造，因此，目前迫切需要一种不开裂的增材制造高强铝合金的成分及制备方法。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、本发明的其中一个目的是提供一种增材制造高强铝合金，。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种增材制造高强铝合金粉末，按质量百分比计，按质量百分比计，包括，mg：6～10％，zn：0～3％，si：0～3％，sc：0.3～1％，zr：0.15～0.5％，cu：0.6％，mn：0.4％，剩余为al；

5、其中，所述增材制造高强铝合金粉末的粒径为15～53μm。

6、作为本发明增材制造高强铝合金粉末的一种优选方案，其中：按质量百分比计，包括，mg：8～10％，zn：2～3％，si：1％，sc：1％，zr：0.5％，cu：0.6％，mn：0.4％，剩余为al。

7、本发明的另一个目的是提供如上所述的增材制造高强铝合金粉末的制备方法，包括，

8、如上所述的成分配比配置纯金属或中间合金原料；

9、真空熔炼，将配置的原料进行真空熔炼制备成合金母材；

10、雾化制粉，将合金母材进行气雾化制粉，得到增材制造高强铝合金。

11、作为本发明增材制造高强铝合金粉末的制备方法的一种优选方案，其中：所述真空熔炼，熔炼温度为600～800℃，炉内气压为0.4～0.5mpa。

12、作为本发明增材制造高强铝合金粉末的制备方法的一种优选方案，其中：所述雾化制粉，其气氛为氩气，雾化压力为5～7mpa。

13、本发明的另一个目的是提供一种增材制造高强铝合金的制备方法，其特征在于：如上所述的增材制造高强铝合金粉末，采用激光粉末床熔融，激光功率为350w，扫描速度为1100mm/s，扫描间距为0.08mm，层厚为0.03mm；

14、将得到的铝合金进行热处理，所述热处理方法为时效处理或热等静压处理。

15、作为本发明增材制造高强铝合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述时效处理，时效温度为325℃，保温时间为0.5～24h。

16、作为本发明增材制造高强铝合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述时效处理，时效温度为325℃，保温时间为4h。

17、作为本发明增材制造高强铝合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述热等静压处理，热等静压温度为325℃，时间为0.5～24h，压力为150mpa。

18、作为本发明增材制造高强铝合金的制备方法的一种优选方案，其中：所述热等静压处理，热等静压温度为325℃，时间为4h，压力为150mpa。

19、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

20、本发明通过对传统7系铝合金成分进行调控、添加合金元素改性，得到了一种增材制造高强铝合金的专用成分，避免了传统7系铝合金在激光增材制造过程产生的开裂现象，晶粒组织细小，力学性能优异。且与增材制造铝镁合金相比，由于本发明控制了钪元素的添加量，实现了在维持高强度的同时降低了合金成本，本发明表现了降本增效的核心思想。

技术特征：

1.一种增材制造高强铝合金粉末，其特征在于：按质量百分比计，包括，mg：6～10％，zn：0～3％，si：0～3％，sc：0.3～1％，zr：0.15～0.5％，cu：0.6％，mn：0.4％，剩余为al；

2.如权利要求1所述的增材制造高强铝合金粉末，其特征在于：按质量百分比计，包括，mg：8～10％，zn：2～3％，si：1％，sc：1％，zr：0.5％，cu：0.6％，mn：0.4％，剩余为al。

3.如权利要求1或2所述的增材制造高强铝合金粉末的制备方法，其特征在于：包括，

4.如权利要求3所述的增材制造高强铝合金粉末的制备方法，其特征在于：所述真空熔炼，熔炼温度为600～800℃，炉内气压为0.4～0.5mpa。

5.如权利要求3所述的增材制造高强铝合金粉末的制备方法，其特征在于：所述雾化制粉，其气氛为氩气，雾化压力为5～7mpa。

6.一种增材制造高强铝合金的制备方法，其特征在于：如权利要求1或2所述的增材制造高强铝合金粉末，采用激光粉末床熔融，激光功率为350w，扫描速度为1100mm/s，扫描间距为0.08mm，层厚为0.03mm；

7.如权利要求6所述的增材制造高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述时效处理，时效温度为325℃，保温时间为0.5～24h。

8.如权利要求7所述的增材制造高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述时效处理，时效温度为325℃，保温时间为4h。

9.如权利要求6所述的增材制造高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述热等静压处理，热等静压温度为325℃，时间为0.5～24h，压力为150mpa。

10.如权利要求9所述的增材制造高强铝合金的制备方法，其特征在于：所述热等静压处理，热等静压温度为325℃，时间为4h，压力为150mpa。

技术总结
本发明公开了一种增材制造高强铝合金粉末及其制备方法和高强铝合金，按质量分数计，包括，Mg：6～10％，Zn：0～3％，Si：0～3％，Sc：0.3～1％，Zr：0.15～0.5％，Cu：0.6％，Mn：0.4％，剩余为Al。将所述粉末经过筛分、干燥后应用于激光增材制造，并经过热处理，其抗拉强度均超过600MPa，最高达到660MPa。显微组织细小均匀，具有优良的力学性能。解决了现有增材制造铝合金强度低，应用面窄的现实原因。

技术研发人员：李瑞迪,余承哲
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/10