用于增材制造的高强铝合金粉末的制作方法

本发明属于金属材料领域，涉及一种铝合金粉末及铝合金，尤其涉及一种用于增材制造的高强铝合金粉末。

背景技术：

1、轻量化是衡量先进性的重要指标，铝合金因为其质轻和其他优异的物化性能，作为结构/功能材料而被大量应用在飞机蒙皮、发动机、以及油箱等航空航天领域重要零部件的制造之中。

2、传统的铝合金加工方式存在铸态强度低、制造周期长、复杂结构难以成形和材料浪费等诸多问题，无法满足航空航天等重要领域对铝合金构件精密化、一体化以及复杂化等要求。如今，随着材料制备技术的不断发展，增材制造技术已经凭借其高度柔性设计、加工过程精简以及结构功能一体化等优势成为制造铝合金的新方法。

3、然而，铝合金也因其高的激光反射率和热导率等物理性能导致增材制造技术对可打印铝合金粉末的要求很高，传统的高强铝合金粉末材料存在打印开裂问题、已有可用于增材制造的铝合金材料种类少，多为alsi系，并且抗拉强度难以突破400mpa，在一定程度上限制了其在高承载、高服役性能构件上的应用。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可有效避免型材开裂以及零件性能有明显提升的用于增材制造的高强铝合金粉末。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种用于增材制造的高强铝合金粉末，其特征在于：所述用于增材制造的高强铝合金粉末包括zn、mg、cu、sc、zr、fe、si、mn、ti、cr、o以及n，以质量百分比计，所述zn的含量是4.0-7.0％、mg的含量是1.5-3.5％、cu的含量是1.0-3.5％、sc的含量是a，所述0.4％≤a≤1.3％、zr的含量是不高于0.2％、fe的含量是不高于0.5％、si的含量是不高于0.4％、mn的含量是不高于0.5％、ti的含量是不高于0.2％、cr的含量是不高于0.28％、o以及n的总含量是不高于0.05％，余量是al。

4、上述用于增材制造的高强铝合金粉末中sc的含量是a，所述0.4≤a＜0.7％。

5、上述用于增材制造的高强铝合金粉末中sc的含量是a，所述0.7≤a＜1.0％。

6、上述用于增材制造的高强铝合金粉末中sc的含量是a，所述1.0≤a＜1.3％。

7、上述用于增材制造的高强铝合金粉末的粒径小于180μm。

8、上述用于增材制造的高强铝合金粉末的粒径是15-53μm。

9、基于如前所记载的用于增材制造的高强铝合金粉末的高强铝合金零件成形方法，其特征在于：所述成形方法是激光选区熔化法。

10、上述激光选区熔化法包括烘干的步骤，所述烘干是在氩气保护气氛中进行的，所述烘干处理所采用的温度是100～150℃，烘干处理的时间不低于2小时。

11、一种基于如前所述的方法成形得到的高强铝合金零件，其于：所述高强铝合金零件沉积态的抗拉强度不低于423mpa，屈服强度不低于342mpa。

12、本发明的优点是：

13、本发明提供了一种用于增材制造的高强铝合金粉末，该铝合金粉末以钪(sc)为强化元素，以传统打印易裂高强铝合金为基础，通过添加sc元素，与al形成al3sc相，在凝固过程中可作为α-al的异质形核位点，细化晶粒，使熔池内部粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶，从而消除热裂纹，此外，al3sc相稳定性好，进一步提高了打印件的性能，解决了传统高强铝合金在增材制造过程中的开裂问题，零件性能也有了较大提升，为高服役条件下的增材制造铝合金提供了更多的选择。

技术特征：

1.一种用于增材制造的高强铝合金粉末，其特征在于：所述用于增材制造的高强铝合金粉末包括zn、mg、cu、sc、zr、fe、si、mn、ti、cr、o以及n，以质量百分比计，所述zn的含量是4.0-7.0％、mg的含量是1.5-3.5％、cu的含量是1.0-3.5％、sc的含量是a，所述0.4％≤a≤1.3％、zr的含量是不高于0.2％、fe的含量是不高于0.5％、si的含量是不高于0.4％、mn的含量是不高于0.5％、ti的含量是不高于0.2％、cr的含量是不高于0.28％、o以及n的总含量是不高于0.05％，余量是al。

2.根据权利要求1所述的用于增材制造的高强铝合金粉末，其特征在于：所述用于增材制造的高强铝合金粉末中sc的含量是a，所述0.4＜a≤0.5％。

3.根据权利要求1所述的用于增材制造的高强铝合金粉末，其特征在于：所述用于增材制造的高强铝合金粉末中sc的含量是a，所述0.5＜a≤0.7％。

4.根据权利要求1所述的用于增材制造的高强铝合金粉末，其特征在于：所述用于增材制造的高强铝合金粉末中sc的含量是a，所述0.7＜a≤1.0％。

5.根据权利要求1所述的用于增材制造的高强铝合金粉末，其特征在于：所述用于增材制造的高强铝合金粉末中sc的含量是a，所述1.0＜a≤1.3％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于增材制造的高强铝合金粉末，其特征在于：所述用于增材制造的高强铝合金粉末的粒径小于180μm。

7.根据权利要求6所述的用于增材制造的高强铝合金粉末，其特征在于：所述用于增材制造的高强铝合金粉末的粒径是15-53μm。

8.基于权利要求7所述的用于增材制造的高强铝合金粉末的高强铝合金零件成形方法，其特征在于：所述成形方法是激光选区熔化法。

9.根据权利要求8所述的成形方法，其特征在于：所述激光选区熔化法包括烘干的步骤，所述烘干是在氩气保护气氛中进行的，所述烘干处理所采用的温度是100～150℃，烘干处理的时间不低于2小时。

10.一种基于如权利要求8或9所述的方法成形得到的高强铝合金零件，其特征在于：所述高强铝合金零件沉积态的抗拉强度不低于423mpa，屈服强度不低于342mpa。

技术总结
本发明属于金属材料领域，涉及一种用于增材制造的高强铝合金粉末，以质量百分比计，该铝合金粉末包括Zn的含量是4.0‑7.0％、Mg的含量是1.5‑3.5％、Cu的含量是1.0‑3.5％、Sc的含量是a，0.4％≤a≤1.3％、Zr的含量是不高于0.2％、Fe的含量是不高于0.5％、Si的含量是不高于0.4％、Mn的含量是不高于0.5％、Ti的含量是不高于0.2％、Cr的含量是不高于0.28％、O以及N的总含量是不高于0.05％，余量是Al。本发明提供了一种可有效避免型材开裂以及零件性能有明显提升的用于增材制造的高强铝合金粉末。

技术研发人员：赵成,赵伟,薛蕾
受保护的技术使用者：西安铂力特增材技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12