本发明专利技术公开了一种3D打印专用铝锰合金粉末配方及其制备方法和打印方法，其中，所述合金粉末为预合金，以质量百分含量计，包括，Mn：1.0～5.5wt％；Sc：0.3～0.6wt％；Zr：0.1～0.3wt％；Mg：0.8～1.2wt％；Si：0.2～0.25wt％；Fe：0.2～0.25wt％，Cu：0.1～0.2wt％；Zn：0.1～0.2wt％，其余为Al。本发明专利技术Al‑Mn系合金成分经激光3D打印后的零件，无裂纹、致密度高、耐腐蚀，力学性能高、各向异性低；解决了传统铸锻Al‑Mn合金成分直接用于3D打印易开裂和力学性能低的难题。本发明专利技术合金成分经过3D打印后，拉伸强度高于传统铸锻铝锰合金。同时，相比其他成熟3D打印Al‑Si合金，本发明专利技术合金具有更高的耐腐蚀性能和力学性能。
【技术实现步骤摘要】
一种3D打印专用铝锰合金粉末配方及其制备方法和打印方法
本专利技术属于增材制造专用材料
，具体涉及一种3D打印专用铝锰合金粉末配方及其制备方法和打印方法。
技术介绍
Al-Mn合金具有良好成形性、焊接性、高的耐腐蚀性、热传导性好、可钎焊、成本低，广泛应用于建筑材料、食品包装、以及汽车行业等可塑性好、焊接性良好的低载荷零件。这种合金强度不高，不能热处理强化，为了获得良好的力学性能通常采用加工硬化方法。迄今为止，这种合金制品主要采用传统的方法：熔炼、铸造后获得铸坯通过轧制、挤压、锻造等加工方法成形。这些方法所制备出的合金制品存在以下问题：(1)传统方法制备流程多，包括熔体净化、变质处理、铸坯成型、加工成形、表面处理等多个环节。每个环节控制因素多，增加制备的难度。(2)传统方法在熔炼过程中，熔体中存在气体、各种夹杂物等，铸锭易产生气孔、夹杂、裂纹等缺陷，且不同位置的微观组织差别大，成分偏析严重，最终导致制品的性能(强度、塑性、抗蚀性、外观质量等)降低。(3)传统生产加工方法无法制造复杂形状合金制品，同时产量低，成本高，成品率低，加工费用高。但随着汽车等工业的快速发展，各种结构件正在向小型、轻量化、高性能等转型，这对制备构件提出了更高的要求。激光3D打印可以解决Al-Mn合金难以成形复杂形状的难题。Al-Mn合金比现在成熟的Al-Si增材制造合金具有较高耐腐蚀性。但直接将传统的Al-Mn合金进行激光3D打印，会出现开裂，性能差等难题，因为目前没有专用应用于3D打印的Al-Mn合金。因此需要专利技术专门适用于3D打印的Al-Mn合金配方、打印工艺及热处理工艺。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术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专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述的技术缺陷，提出了本专利技术。因此，作为本专利技术其中一个方面，本专利技术克服现有Al-Mn合金3D打印技术中存在的不足，提供一种3D打印专用铝锰合金粉末配方。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种3D打印专用铝锰合金粉末配方，其中：该合金粉为预合金，以质量百分含量计，包括，Mn：1.0～5.5wt％；Sc：0.3～0.6wt％；Zr：0.1～0.3wt％；Mg：0.8～1.2wt％；Si：0.2～0.25wt％；Fe：0.2～0.25wt％，Cu：0.1～0.2wt％；Zn：0.1～0.2wt％，其余为Al。作为本专利技术所述3D打印专用铝锰合金粉末配方的一种优选方案：以质量百分含量计，Mn的含量为2.5～4.2wt％。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供制备所述的3D打印专用铝锰合金粉末的方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：制备所述的3D打印专用铝锰合金粉末的方法，其包括，真空熔炼：将权利要求2所述的3D打印专用铝锰合金粉末置入感应熔炼炉中真空熔炼；雾化制粉：采用氩气为介质对金属熔滴进行雾化；干燥处理：置入干燥箱中干燥处理。作为本专利技术制备所述的3D打印专用铝锰合金粉末的方法的一种优选方案，其中：所述真空熔炼，其熔炼温度850～900℃，熔炼炉内气压为0.5～0.6MPa。作为本专利技术制备所述的3D打印专用铝锰合金粉末的方法的一种优选方案，其中：所述雾化制粉，其雾化压力为7～8.5MPa。作为本专利技术制备所述的3D打印专用铝锰合金粉末的方法的一种优选方案，其中：所述干燥处理，温度为90℃，时间为8h，打印时将基板加热温度提高至250～300℃。作为本专利技术的另一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供所述的3D打印专用铝锰合金粉末的打印方法，其中：所述打印包括光纤激光SLM打印，所述打印，其激光功率：300～400W；扫描速度：800～1200mm/s；扫描间距：0.05～0.1mm；扫描层厚：0.03～0.05mm；经过热处理、保温、退火，得到打印产品。作为本专利技术所述的3D打印专用铝锰合金粉末的打印方法的一种优选方案：所述热处理，温度为325～375℃。作为本专利技术所述的3D打印专用铝锰合金粉末的打印方法的一种优选方案：所述保温，时间为8～12h。本专利技术的有益效果：本专利技术Al-Mn系合金成分经激光3D打印后的零件，冶金缺陷低、无裂纹、致密度高、耐腐蚀，比现有熔炼铸造和锻造制备的铝锰合金的力学性能高，特别是屈服强度，各向异性低；解决了传统熔铸Al-Mn合金成分直接用于3D打印易开裂和力学性能低的难题。本专利技术合金成分的Al-Mn系合金经过3D打印后，最大拉伸强度超过450MPa，高于传统铸锻铝锰合金。同时，相比其他成熟3D打印Al-Si合金，本专利技术合金具有更高的耐腐蚀性能和力学性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为实施例3激光粉床3D打印含钪铝锰合金粉末形貌；图2为实施例3激光粉床3D打印含钪铝锰合金粉末粒度分布；图3为实施例3激光粉床3D打印含钪铝锰合金粉末X射线衍射图谱；图4为实施例3激光粉床3D打印含钪铝锰合金亚微米超细晶组织SEM图；图5为实施例3激光粉床3D打印含钪铝锰合金热处理前应力-应变曲线。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。实施例1：SLM打印专用铝锰合金，含有以下质量百分含量的组分：Mn：4.2wt％，Sc：0.6wt％，Zr：0.2wt％，Mg：0.8wt％，Fe：0.2wt％，Si：0.2wt％，Cu：0.1wt％；Zn：0.1wt％，其余为Al。以上成分的3D打印专用铝锰合金粉末，其于制备方法为真空熔炼，然后采用氩气雾化制粉：熔炼温度850℃，熔炼炉内气压为0.5MPa；然后采用氩气为介质对金属熔滴进行雾化，雾化压力7MPa。制备出的粉末粒形为球形，筛分出250目以下的粉末，可用于SLM打印。于真空干燥箱中，90℃下对筛分粉末进行8小时干燥处理，打印时将基板加热温度提高至250℃。以上3D打印铝合金粉末光纤激光SLM打印工艺为激光功率：300W；扫描速度：800mm/s；扫描间距：0.1mm；扫描层厚：0.05mm。热处理温度325℃，在真空退火炉中保温12小时，零件的拉伸强度可达450MPa以上，屈服强度达300MPa以上，延伸率超过30％。实施例2：SLM打印专用稀土铝合金，含有以下质量百分含量的组分：Mn：2.5wt％，Sc本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D打印专用铝锰合金粉末配方，其特征在于：所述合金粉末为预合金，以质量百分含量计，包括，Mn：1.0～5.5wt％；Sc：0.3～0.6wt％；Zr：0.1～0.3wt％；Mg：0.8～1.2wt％；Si：0.2～0.25wt％；Fe：0.2～0.25wt％，Cu：0.1～0.2wt％；Zn：0.1～0.2wt％，其余为Al。
【技术特征摘要】
1.一种3D打印专用铝锰合金粉末配方，其特征在于：所述合金粉末为预合金，以质量百分含量计，包括，Mn：1.0～5.5wt％；Sc：0.3～0.6wt％；Zr：0.1～0.3wt％；Mg：0.8～1.2wt％；Si：0.2～0.25wt％；Fe：0.2～0.25wt％，Cu：0.1～0.2wt％；Zn：0.1～0.2wt％，其余为Al。2.一种3D打印专用铝锰合金粉末配方，其特征在于：以质量百分含量计，Mn的含量为2.5～4.2wt％。3.制备权利要求1或2所述的3D打印专用铝锰合金粉末的方法，其特征在于：包括，真空熔炼：将权利要求1或2所述的3D打印专用铝锰合金粉末置入感应熔炼炉中真空熔炼；雾化制粉：采用氩气为介质对金属234熔滴进行雾化；干燥处理：置入干燥箱中干燥处理。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述真空熔炼，其熔炼温度850...
【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞迪，陈慧，袁铁锤，王敏卜，牛朋达，陈超，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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