一种增材制造用高强铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种增材制造用高强铝合金及其制备方法，涉及增材制造技术领域，用于制备一种具有高强度、较高的焊接性能和较低的成本的增材制造用高强铝合金。该增材制造用高强铝合金包括0.8份~1.5份的稀土元素和4.7份~8.3份的添加元素，其余为铝。所述稀土元素包括铒元素和钪元素，所述添加元素包括硅元素、镁元素和锰元素。本发明专利技术提供的增材制造用高强铝合金的制备方法用于制备增材制造用高强铝合金。金的制备方法用于制备增材制造用高强铝合金。金的制备方法用于制备增材制造用高强铝合金。

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造用高强铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，尤其涉及一种增材制造用高强铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]增材制造作为一种绿色智能制造方法，通过逐层堆积的方式成型立体构件，在航空航天领域具有广泛应用，尤其针对于传统工艺无法直接成形的大尺寸复杂构件。铝合金在航空航天领域具有广泛应用，但其强度不足。目前提升铝合金强度的一种方法是向铝合金内加入稀土元素，通过形成铝与稀土元素的强化相，达到提高强度的目的。
[0003]现有技术中，通常是向铝合金内加入Sc、Zr等稀土元素的方法改善合金性能，得到具有高强度的铝合金。但由于铝钪（Al
‑
Sc）中间二元合金价格昂贵，使得材料成本偏高，具有高强度的铝合金的价格昂贵，在一定程度上限制了该具有高强度的铝合金材料在增材制造领域的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种增材制造用高强铝合金及其制备方法，用于制备一种具有高强度、较高的焊接性能和较低的成本的增材制造用高强铝合金。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种增材制造用高强铝合金。以质量份数计，该增材制造用高强铝合金包括0.8份~1.5份的稀土元素和4.7份~8.3份的添加元素，其余为铝。所述稀土元素包括铒元素和钪元素，所述添加元素包括硅元素、镁元素和锰元素。
[0006]与现有技术相比，本专利技术提供的增材制造用高强铝合金包括稀土元素、添加元素和铝。其中，铒元素和钪元素作为稀土元素添加物，能够与铝元素形成铝
‑
稀土析出物，作为强化相，起到细化晶粒，提高增材制造用高强铝合金的强度的作用。且通过实验得到，只有当稀土元素的份数为0.8份~1.5份时，得到的增材制造用高强铝合金的强度最高，且高于现有的以钪元素为稀土元素的铝合金。本专利技术通过使用铒元素替代部分钪元素，降低了增材制造用高强铝合金的生产成本，提高了增材制造用高强铝合金的强度。
[0007]同时，由于本专利技术提供的增材制造用高强铝合金用于增材制造领域，通过向增材制造用高强铝合金添加一部分硅元素可以防止在增材制造过程中，由于热输入过大或内应力过高产生微裂纹或者宏观开裂的现象，从而提高合金焊接性能，降低开裂倾向。
[0008]第二方面，本专利技术还提供一种增材制造用高强铝合金的制备方法。该增材制造用高强铝合金的制备方法应用于第一方面或者第一方面任一可能的实现方式所描述的增材制造用高强铝合金。该增材制造用高强铝合金的制备方法包括：在惰性气体保护气氛下，采用逐步增加电源功率的方式，对含有稀土元素的中间二元合金、含有添加元素的中间二元合金和铝基体材料进行熔炼，得到熔体。
[0009]确定所述熔体的过热度符合预设过热度要求时，利用惰性气体对所述熔体进行雾化制粉，得到预制粉末。
[0010]在惰性气体保护气氛下，对所述预制粉末进行筛分分级处理，得到所述增材制造用高强铝合金。
[0011]与现有技术相比，本专利技术提供的增材制造用高强铝合金的制备方法的有益效果与第一方面或者第一方面任一可能的实现方式所描述的增材制造用高强铝合金的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
[0012]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的一种增材制造用高强铝合金的制备方法的流程框图；图2为本专利技术实施例提供的增材制造用高强铝合金的制备方法制备的增材制造用高强铝合金的形貌图一；图3为本专利技术实施例提供的增材制造用高强铝合金的制备方法制备的增材制造用高强铝合金进行测试后的金相图一；图4为本专利技术实施例提供的增材制造用高强铝合金的制备方法制备的增材制造用高强铝合金的形貌图二；图5为本专利技术实施例提供的增材制造用高强铝合金的制备方法制备的增材制造用高强铝合金进行测试后的金相图二；图6为本专利技术实施例提供的增材制造用高强铝合金的制备方法制备的增材制造用高强铝合金的形貌图三；图7为本专利技术实施例提供的增材制造用高强铝合金的制备方法制备的增材制造用高强铝合金进行测试后的金相图三。
具体实施方式
[0013]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0014]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0015]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0016]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0017]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0018]铝合金在航空航天领域具有广泛应用，但受材料限制，目前能够采用增材制造工艺成形的铝合金材料只有焊接性能较好的铸造系铝合金，如AlSi10Mg、AlSi17Mg等，5000系、6000系及强度更高的7000系铝合金，且由于在增材制造过程中，铝合金材料容易产生大量裂纹而无法大批量应用。传统Al
‑
Si系合金在室温下的抗拉强度约为300MPa，屈服强度200MPa，延伸率10%左右，无法满足某些航空零部件对高强度的使用要求。
[0019]目前，国内外针对高强铝合金材料的开发主要有两种方法，一种是将纳米陶瓷颗粒添加至铝合金中，纳米陶瓷颗粒作为形核剂起到细化晶粒、减少裂纹、提高强度的作用，另一种是将稀土元素加入铝合金中，通过形成铝与稀土元素的强化相，达到提高强度的目的。目前，常用的提高铝合金强度的方法是向铝合金中添加Sc（钪）来改善合金性能，但由于Al
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Sc中间二元合金价格昂贵，使得制备的铝合金的材料成本偏高，使得铝合金价格昂贵，在一定程度上限制了具有高强度的铝合金材料的应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增材制造用高强铝合金，其特征在于，以质量份数计，所述增材制造用高强铝合金包括0.8份~1.5份的稀土元素和4.7份~8.3份的添加元素，其余为铝；所述稀土元素包括铒元素和钪元素；所述添加元素包括硅元素、镁元素和锰元素。2.根据权利要求1所述的增材制造用高强铝合金，其特征在于，所述铒元素和所述钪元素的质量比为（0.2~0.6）：（0.1~0.4）。3.根据权利要求1所述的增材制造用高强铝合金，其特征在于，所述铒元素和所述钪元素的质量比为2：1。4.根据权利要求1所述的增材制造用高强铝合金，其特征在于，所述镁元素、所述锰元素和所述硅元素的质量比为（4~7）：（0.4~0.6）：（0.3~0.7）。5.根据权利要求1~4任一项所述的增材制造用高强铝合金，其特征在于，所述增材制造用高强铝合金还包括锆元素。6.根据权利要求5所述的增材制造用高强铝合金，其特征在于，所述钪元素和锆元素的质量比为（0.1~0.4）：（0.1~0.6）。7.一种增材制造用高强铝合金的制备方法，其特征在于，所述增材制造用高强铝合金的制备方法应用于权利要求1~6任一项所述的增材制造用高强铝合金；所述增材制造用高强铝合金的制备方法包括：在惰性气体保护气氛下，采用逐步增加电源功率的方式，对含有稀土元素的中间二元合金、含有添加元素的中间二元合金和铝基体材料进行熔炼，得到熔体；确定所述熔体的过热度符合预设过热度要求时，利用惰性气体对所述熔体进行雾化制...

【专利技术属性】
技术研发人员：高正江，马腾，张飞，杨环，孟晓亭，
申请(专利权)人：中航迈特粉冶科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：