本发明属于铝合金成形，具体涉及一种高强耐热铝合金丝材及制备及其电弧增材制造方法。
背景技术：
1、电弧增材制造技术具有高效率、低成本、短周期、近成形等独特优势，在大型、复杂构件的近成形制备领域具有重要的应用前景。目前，采用电弧增材制造技术已经成功实现了al-cu系、al-si系、al-mg系和al-mg-si系等铝合金构件的短周期、快速制造。从增材制造的构件性能来看，电弧增材制造铝合金的强度指标，已经接近、甚至有部分合金体系优于传统的铸造和变形铝合金。
2、近年来，随着铝合金应用领域的不断扩展，对于高强耐热铝合金构件的需求量迅速增加，这也促使al-cu-mn系(250℃条件下其抗拉强度可达319mpa)、al-cu-mg系(300℃时的高温抗拉强度可达228mpa)以及al-fe-v-si系(350℃时的高温抗拉强度可达224mpa)等高强耐热铝合金得到了快速发展。但是，目前对于适用于电弧增材制造的高强耐热铝合金丝材的研究还处于起步阶段，常用的电弧增材制造的高强耐热铝合金还是以al-cu系为主，经特定的热处理后，常温性能可达400mpa级别，但是由于al-cu系合金自身的耐高温性能有限，其服役的条件通常在200℃以下，仍难以满足高超飞行器等热结构部件的高温服役性能要求。
3、因此，亟待开发适用于电弧增材制造领域，且兼俱常温与高温强度的新型耐热铝合金丝材，从而促进铝合金电弧增材制造技术在耐热部件领域的工业化应用。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提出了一种高强耐热铝合金丝材及制备及其电弧增材制造方法，通过优化主要合金元素cu、mg、mn、ag元素的含量，控制杂质元素fe、si、h的含量，在保证其具有较高的常温和高温强度的同时，还具有较好的电弧增材制造工艺性能。本发明采用冷金属过渡(cmt)沉积方式，通过优化沉积工艺参数，制备出强度满足常温和高温性能要求的铝合金构件。
2、本发明解决的第一个技术问题，是提供一种兼俱常温和高温性能以及良好电弧增材制造工艺性能，可用于电弧增材制造al-cu-mg-mn-ag系铝合金丝材；
3、本发明方案的成分设计依据：在电弧增材制造用高强耐热铝合金丝材中cu、mn、mg、ag是主要的合金元素。(1)加入cu元素是保证铝合金构件在t6热处理时，析出强化相θ′和θ，提高铝合金的强度；(2)加入mn元素在保证铝合金固溶强化的同时，提高铝合金的高温性能；(3)同时添加mg、ag元素，促使铝合金中形成ω相，进一步提高铝合金的高温性能；(4)联合添加ti、zr元素的目的是细化铝合金的晶粒组织，提高铝合金的强、塑性。
4、本发明所要解决的第二个技术问题，提供实现兼具常温和高温性能要求的电弧增材制造方法及其后续热处理工艺。
5、本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种高强耐热铝合金丝材包含的成分及质量百分比分别为：mn 0.20-0.60％，cu 4.6-6.0％，mg 0.60-1.6％，ag0.30～0.60％，ti0.10-0.30％，zr 0.10-0.35％，si≤0.10％，fe≤0.10％，余量为al。
6、一种高强耐热铝合金丝材的制备，包括以下步骤：
7、步骤1：首先，将纯铝锭熔化，然后添加cu、mn、ti和zr，待全部熔化后，添加ag、mg，得到合金熔液；
8、步骤2：将合金熔液进行半连续浇铸，得到铸锭；将铸锭进行均匀化热处理，然后出炉空冷；
9、步骤3：将步骤2中热处理后的铸锭锯段、扒皮后进行第一次挤压，得到杆件；然后进行多道次轧制，得到丝材；随后经拉丝、刮削、超声清洗、钝化处理后，得到高强耐热铝合金丝材。
10、步骤1中所述cu、mn、ti和zr以中间合金形式添加，所述中间合金分别为al-cu合金、al-mn合金、al-ti合金和al-zr合金；mg、ag以纯金属形式添加；
11、步骤2中所述半连续浇铸温度为720～750℃，拉坯速度80～110mm/min，冷却水流量为60～100l/min；
12、步骤2中所述热处理温度505～515℃、保温时间22～26h；
13、步骤3中所述杆件的直径为9.5mm；所述丝材的直径为2.7mm；所述高强耐热铝合金丝材的直径为1.2mm；
14、一种电弧增材制造方法，包括以下步骤：
15、步骤(1)：采用冷金属过渡(cmt)沉积工艺处理高强耐热铝合金丝材，到铝合金堆积体；
16、步骤(2)：将铝合金堆积体进行固溶，水淬后进行人工时效处理，最后空冷；
17、步骤(1)中所述冷金属过渡沉积工艺的参数为，电流为130～150a，电压为11.5～13.5v，沉积速度为450～620mm/min，保护气流量16～20l/min，所述保护气为纯度99.99％的氩气；
18、步骤(2)中所述进行固溶为采用二级固溶，具体为，从室温经120min加热到480～500℃，然后保温2～4h，然后经15～30min加热到510～530℃，然后保温2～4h；
19、步骤(2)中所述人工时效处理为，在170～190℃保温2～6h。
20、本发明的有益效果是：
21、1.本发明在成分设计中，适当增加了mg元素含量，以弥补其在后续电弧增材制造过程中元素的烧损，保证增材制造后构件的强度；联合添加ti、zr等微合金化元素，通过细化铝合金的晶粒组织，提高铝合金构件在增材制造过程中的抗裂性能。
22、2.本发明的高强耐热铝合金丝材，采用冷金属过渡(cmt)增材方式，通过优化增材工艺参数及其后续热处理工艺，实现了电弧增材制造铝合金兼俱常温和高温的高强性能。
1.一种高强耐热铝合金丝材，其特征在于，包含的成分及质量百分比分别为：mn0.20-0.60％，cu 4.6-6.0％，mg 0.60-1.6％，ag 0.30～0.60％，ti 0.10-0.30％，zr 0.10-0.35％，si≤0.10％，fe≤0.10％，余量为al。
2.一种权利要求1所述的高强耐热铝合金丝材的制备，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的高强耐热铝合金丝材的制备，其特征在于，步骤1中所述cu、mn、ti和zr以中间合金形式添加，所述中间合金分别为al-cu合金、al-mn合金、al-ti合金和al-zr合金；所述mg、ag以纯金属形式添加。
4.根据权利要求2所述的高强耐热铝合金丝材的制备，其特征在于，步骤2中所述半连续浇铸温度为720～750℃，拉坯速度80～110mm/min，冷却水流量为60～100l/min。
5.根据权利要求2所述的高强耐热铝合金丝材的制备，其特征在于，步骤2中所述热处理温度505～515℃、保温时间22～26h。
6.根据权利要求2所述的高强耐热铝合金丝材的制备，其特征在于，步骤3中所述杆件的直径为9.5mm；所述丝材的直径为2.7mm；所述高强耐热铝合金丝材的直径为1.2mm。
7.一种权利要求1～6任意一项所述的高强耐热铝合金丝材的电弧增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的高强耐热铝合金丝材的电弧增材制造方法，其特征在于，步骤(1)中所述冷金属过渡沉积工艺的参数为，电流为130～150a，电压为11.5～13.5v，沉积速度为450～620mm/min，保护气流量16～20l/min，所述保护气为纯度99.99％的氩气。
9.根据权利要求7所述的高强耐热铝合金丝材的电弧增材制造方法，其特征在于，步骤(2)中所述进行固溶为采用二级固溶，具体为，从室温经120min加热到480～500℃，然后保温2～4h，然后经15～30min加热到510～530℃，然后保温2～4h。
10.根据权利要求7所述的高强耐热铝合金丝材的电弧增材制造方法，其特征在于，步骤(2)中所述人工时效处理为，在170～190℃保温2～6h。