具有晶粒细化剂的铝合金、及其制备和使用方法技术

我们开发了一种将细化晶粒的纳米粒子直接掺入到常规的易受热撕裂影响的铝合金粉末中的可扩展方法。可以通过掺入纳米粒子成核剂以控制增材制造过程中的凝固而将这些铝合金粉末增材制造成具有细等轴微观结构的高强度、无裂纹铝合金。一些变型提供了一种增材制造的铝合金，所述增材制造的铝合金包含铝、一种或多种强化元素和至少一种细化晶粒的元素，其中所述增材制造的铝合金具有有着等轴晶粒的微观结构。具有晶粒细化剂的铝合金可用于增材制造之外的许多工艺中。一些变型提供了一种铝合金，所述铝合金包含铝、铜、镁，锌或硅中的至少一者，以及选自锆、钽、铌或钛的细化晶粒的纳米粒子，其中所述铝合金具有基本上无裂纹、有着等轴晶粒的微观结构。

Aluminum alloy with grain refiner, its preparation and Application

We have developed an expandable method to directly blend the fine grain nanoparticles into the conventional aluminum alloy powder which is easy to be torn by heat. In order to control the solidification during the manufacturing process, nano nucleating agent can be added to these aluminum alloy powder additives to produce high strength, crack free aluminum alloy with fine equiaxed microstructure. Some variants provide an aluminum alloy made of an additive, the aluminum alloy made of the additive comprises aluminum, one or more strengthening elements and at least one element with refined grains, wherein the aluminum alloy made of the additive has a microstructure with equiaxed grains. Aluminum alloy with grain refiner can be used in many processes other than additive manufacturing. Some variants provide an aluminum alloy comprising at least one of aluminum, copper, magnesium, zinc or silicon, and nanoparticles of fine grains selected from zirconium, tantalum, niobium or titanium, wherein the aluminum alloy has a microstructure substantially crack free and equiaxed grains.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有晶粒细化剂的铝合金、及其制备和使用方法优先权数据本国际专利申请要求于2017年2月1日提交的美国临时专利申请号62/452,989和于2018年1月25日提交的美国专利申请号15/880,466的优先权，所述专利中的每一个特此通过援引并入本文。
本专利技术整体上涉及具有晶粒细化剂的金属合金、及其制备和使用方法。
技术介绍
铝及其合金的特征在于相对低的密度、高的导电性和导热性、以及在一些常见环境(包括环境大气)中的耐腐蚀性。最近已经注意到铝合金作为用于运输的工程材料以由于高比强度而降低燃料消耗。通过冷加工和合金化可以增强铝的机械强度。主要的合金化元素包括铜、镁、硅、锌和锰。通常，铝合金分类为铸造用的或变形的。一些常见的铸造用、可热处理铝合金包括Al295.0和Al356.0(小数点指示铸造用合金)。变形合金包括可热处理的合金(例如，Al2104、Al6061和Al7075)和不可热处理的合金(例如，Al1100、Al3003和Al5052)。与其他类型的Al合金相比，变形的、可热处理的铝合金通常具有优异的机械强度。...

【技术保护点】
1.一种铝合金，所述铝合金包含：/n(a)至少80重量％的铝；/n(b)铜；/n(c)镁；/n(d)锌或硅中的至少一者；以及/n(e)细化晶粒的纳米粒子，所述细化晶粒的纳米粒子包含选自下组的元素，所述组由以下各项组成：锆、钽、铌、钛及其氧化物、氮化物、氢化物、碳化物、硼化物或铝化物，以及任何前述物质的组合，/n其中所述铝合金具有基本上无裂纹、有着等轴晶粒的微观结构。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170201 US 62/452,989;20180125 US 15/880,4661.一种铝合金，所述铝合金包含：
(a)至少80重量％的铝；
(b)铜；
(c)镁；
(d)锌或硅中的至少一者；以及
(e)细化晶粒的纳米粒子，所述细化晶粒的纳米粒子包含选自下组的元素，所述组由以下各项组成：锆、钽、铌、钛及其氧化物、氮化物、氢化物、碳化物、硼化物或铝化物，以及任何前述物质的组合，
其中所述铝合金具有基本上无裂纹、有着等轴晶粒的微观结构。


2.如权利要求1所述的铝合金，其中，所述铜以从约0.1重量％至约10重量％的浓度存在。


3.如权利要求1所述的铝合金，其中，所述镁以从约0.1重量％至约10重量％的浓度存在。


4.如权利要求1所述的铝合金，其中，所述锌或硅中的至少一者以从约0.1重量％至约10重量％的浓度存在。


5.如权利要求1所述的铝合金，其中，所述细化晶粒的纳米粒子以至少0.01体积％的浓度存在。


6.如权利要求5所述的铝合金，其中，所述细化晶粒的纳米粒子以至少0.1体积％的浓度存在。


7.如权利要求6所述的铝合金，其中，所述细化晶粒的纳米粒子以至少1体积％的浓度存在。


8.如权利要求7所述的铝合金，其中，所述细化晶粒的纳米粒子以至少5体积％的浓度存在。


9.如权利要求1所述的铝合金，其中，所述铝合金进一步包含铬。


10.如权利要求1所述的铝合金，其中，所述铝合金包含锌，并且其中所述细化晶粒的纳米粒子包含选自下组的元素，所述组由以下各项组成：锆、钽、铌及其氧化物、氮化物、氢化物、碳化物、硼化物或铝化物，以及任何前述物质的组合。


11.如权利要求1所述的铝合金，其中，所述铝合金包含硅，并且其中所述细化晶粒的纳米粒子包含选自下组的元素，所述组由以下各项组成：锆、钽、铌及其氧化物、氮化物、氢化物、碳化物、硼化物或铝化物，以及任何前述物质的组合。


12.如权利要求1所述的铝合金，其中，所述铝合金基本上由Al7075合金与所述细化晶粒的纳米粒子的组合组成。


13.如权利要求1所述的铝合金，其中，所述铝合金基本上由Al6061合金与所述细化晶粒的纳米粒子的组合组成。


14.如权利要求1所述的铝合金，其中，所述铝合金具有至少400MPa的拉伸强度。


15.如权利要求1所述的铝合金，其中，所述铝合金基本上无多孔缺陷。


16.一种增材制造的铝合金，所述增材制造的铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·马丁，布伦南·亚哈塔，
申请(专利权)人：HRL实验室有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US