一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末及制备方法与流程

本发明主要涉及铝合金的，具体涉及一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末及制备方法。

背景技术：

1、铝合金具有低密度、高比强度以及优异的耐腐蚀性能，是航空航天、汽车工业中广泛使用的轻量化结构材料。近年来，3d打印技术的快速发展为航空航天精密复杂构件的一体化成型带来了机遇，同时航空航天部件复杂苛刻的服役条件也给铝合金的应用窗口提出了新的挑战，尤其是面向中高温段使用的耐热部件。铝合金的增材制造受限于本身对激光的高反射率以及打印成型缺陷较多等缺点，导致可以用于打印的铝合金牌号很少。尽管市面上商用铝合金牌号如alsi10mg的成型性已经得到广泛验证，然而其在250～350℃中温段的性能较差。美国空客公司开发的一种almgsczr合金(scalmalloy),尽管具有良好的强度-塑性综合性能，然而由于弥散的l12-al3(sc,zr)合金的体积分数低，材料在250～350℃中温段的蠕变性能欠佳。因此，开发新型增材制造的耐热铝合金粉末成为当下铝合金中温段服役的当务之急。

2、近几年来，以铝稀土共晶合金为代表的铝合金粉末以其较窄的凝固温度区间、良好的流动性以及较小的线收缩率，成为当前增材制造耐热铝合金的研究热点。在镧系稀土元素中，稀土元素la、ce、pr、nd都能与al发生共晶反应从而生成相应的al11re3金属间化合物，依靠共晶的应力承载作用以及稀土元素的低扩散系数，这类合金一般具有较好的高温性能。目前，报告较多的以al-ce共晶合金为主，据调研增材制造al-re合金的性能很难突破400mpa，延伸率很难超过5％,因此，有待开发一种新型的高强度耐高温铝合金粉末以弥补现有技术的不足。

技术实现思路

1、本发明主要提供了一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末及制备方法用以解决上述背景技术中提出的技术问题。

2、本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

3、一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末，所述铝合金的成分包括al、ce、la、mg、mn、y、zr，按照质量百分比计，所述铝合金成分中包括以下组分：

4、ce1～3％，la1～3％，mg0.1～2％,mn0.1～1.5％，y0.5～1％。进一步的，按照质量百分比计，所述铝合金成分中包括以下组分：

5、ce1～3％，la1～3％，mg0.1～2％,mn0.1～1.5％，y0.5～1％，zr0.1～1％，其余为al。

6、根据以上的一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末，还将提供一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末的制备方法，包括以下步骤：

7、步骤一，选取粒径在20～63μm范围内的铝合金粉末原料，所述铝合金粉末原料包括：ce1～3％，la1～3％，mg0.1～2％,mn0.1～1.5％，y0.5～1％，zr0.1～1％，其余为al；

8、步骤二，通过激光粉床选择性激光熔化方式进行铝合金粉末的制备，获得铝合金粉末；所述选择性激光熔化的能量密度保持在70～100j/m之间，扫描速度保持在1～2m/s之间

9、进一步的，还包括：

10、对所述铝合金粉末制品依次进行去应力退火和强化热处理，去应力退火的温度为280℃、时间10min。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

12、1、本发明通过稀土元素ce、la、y、mn、zr的比例添加并借助增材制造的方法实现了金属间化合物体积分数的提升与颗粒的细化，优化了强度与塑性的性能组合。

13、2、本发明提供的增材制造铝合金粉末属于一种免热处理铝合金粉末，打印后仅需要简单的去应力退火工艺即可达到最终使用状态，生产成本大大降低。

14、3、本发明提供的增材制造铝合金粉末具有优异的打印成形性，流动性好、线収缩率小、热裂倾向小。这是因为本发明合金的成分接近共晶成分，具有更小的凝固温度区间。

15、以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。

技术特征：

1.一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末，其特征在于，所述铝合金的成分包括al、ce、la、mg、mn、y、zr，按照质量百分比计，所述铝合金成分中包括：

2.根据权利要求1所述的一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末，其特征在于，按照质量百分比计，所述铝合金成分中包括以下组分：ce1～3％，la1～3％，mg0.1～2％,mn0.1～1.5％，y0.5～1％，zr0.1～1％，其余为al。

3.一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末的制备方法，用于实施权利要求1-2任一项所述的一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末的制备方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末的制备方法，其特征在于，进行去应力退火和强化热处理时，去应力退火的温度为280℃、时间为10min。

技术总结
本发明提供了一种选区激光熔化高强韧耐热铝合金粉末及制备方法，所述铝合金的成分包括Al、Ce、La、Mg、Mn、Y、Zr，按照质量百分比计，所述铝合金成分中包括以下组分：Ce1～3％，La1～3％，Mg0.1～2％,Mn0.1～1.5％，Y0.5～1％。本发明通过稀土元素Ce、La、Y、Mn、Zr的比例添加并借助增材制造的方法实现了金属间化合物体积分数的提升与颗粒的细化，优化了强度与塑性的性能组合。

技术研发人员：罗永春,王朦朦,黄仲佳,吴贤春,孙宇峰
受保护的技术使用者：安徽众立新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29