一种6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末及其制备方法，其配方不同于传统6系铝合金牌号的成分，按照质量百分比，由以下组分组成：Zn：2～5wt％；Mg：2.5～5wt％；Sc：0.2～2.1wt％；Zr：0.5～2.35wt％；Mn：0.6～2.8wt％；Ti：0.15～1.1wt％；Si：0.6～1.9wt％；Fe：0.1～2.0wt％；Ce：0.1～1.1wt％，Er：0.1～1.2wt％，余量为Al。本发明专利技术在6系铝合金的基础上添加了一定量的Zn、Ti、Ce和Er元素，增加了Si、Mn元素的含量，减小了裂纹等缺陷产生，极大提高了激光修复零件的力学性能。本发明专利技术可解决激光修复铝合金材料时容易出现的问题和缺陷，同时节约生产成本。同时节约生产成本。同时节约生产成本。

A special powder for laser repair of 6-series aluminum alloy structural parts and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末及其制备方法


[0001]本专利技术属于激光熔覆表面修复领域，具体涉及一种6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末及其制备方法。

技术介绍

[0002]6系铝合金具有中高等强度和良好的抗腐蚀性能,可使用性好，容易涂层，加工性好。近年来随着国内外科技发展，铝合金以其质轻的特点广泛应用于交通、海洋、航天等领域，尤其是在汽车、飞机、舰船等一些轻量化关键部件上，铝合金材料有着不可替代的作用。但是铝合金在服役过程中往往会由于外界大的应力作用的影响，包括表面摩擦以及往复的卸载和加载作用导致表面疲劳，产生裂纹以及孔隙等缺陷。这些缺陷的存在将显著影响整个工程构件的使用性能，甚至导致报废，从而造成巨大的经济损失。面对这种情况，人们对修复技术做了大量的研究，如激光熔覆、焊接、钨极氩弧堆焊和热喷涂等，来减少因缺陷导致的材料浪费。激光熔覆修复技术以其质量高、操作方便、热影响区小等优点受到人们的普遍关注。激光熔覆技术是一种新的表面改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层。该技术可显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化或电气特性，从而达到表面改性或修复的目的，满足材料表面特定性能要求的同时可节约大量的材料成本。
[0003]目前，人们对激光熔覆技术用作修复和表面改性等方面做了大量研究，但是有关铝合金修复的文献较少，铝合金修复途径单一。而目前A1
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Mg
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Sc
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Zr合金粉末直接用于激光修复存在很多问题和缺陷，如修复涂层柱状晶生长明显、枝晶间存在大量孔隙以及对于较宽面积修复容易开裂，修复层的综合强度低、抗疲劳性能差。

技术实现思路

[0004]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。
[0005]鉴于上述6系铝合金结构零件的激光修复现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术的其中一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末。
[0007]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6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末，包括，
[0008]元素Zn、元素Mg、元素Sc、元素Zr、元素Mn、元素Ti、元素Si、元素Fe、元素Ce、元素Er和元素Al；其中，
[0009]以激光修复专用粉末质量百分比计，所述Zn含量为2～5wt％、所述Mg含量为2.5～5wt％、所述Sc含量为0.2～2.1wt％、所述Zr含量为0.5～2.35wt％、所述Mn含量为0.6～2.8wt％、所述Ti含量为0.15～1.1wt％、所述Si含量为0.6～1.9wt％、所述Fe含量为0.1～
2.0wt％、所述Ce含量为0.1～1.1wt％和所述Er含量为0.1～1.2wt％，余量为Al。
[0010]本专利技术的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末的制备方法。
[0011]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6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末的制备方法，包括
[0012]粉末配比设计：称取组元元素或中间合金，配制成混合料；
[0013]真空熔炼：将上述混合粉末置入感应熔炼炉中真空熔炼；
[0014]雾化制粉：采用氩气作为介质对熔炼后合金进行雾化；
[0015]干燥过筛：将制好的粉末过筛，真空干燥后备用。
[0016]作为本专利技术所述的制备方法一种优选方案，其中：所述真空熔炼，熔炼温度为525～625℃，熔炼炉内气压为0.55～0.65MPa。
[0017]作为本专利技术所述的制备方法一种优选方案，其中：所述雾化制粉，气雾化压力为5～7.5MPa，所制得粉末平均粒径为50～230μm。
[0018]作为本专利技术所述的制备方法一种优选方案，其中：所述混合料，包括，
[0019]元素Zn、元素Mg、元素Sc、元素Zr、元素Mn、元素Ti、元素Si、元素Fe、元素Ce、元素Er和元素Al；其中，
[0020]以激光修复专用粉末质量百分比计，所述Zn含量为2～5wt％、所述Mg含量为2.5～5wt％、所述Sc含量为0.2～2.1wt％、所述Zr含量为0.5～2.35wt％、所述Mn含量为0.6～2.8wt％、所述Ti含量为0.15～1.1wt％、所述Si含量为0.6～1.9wt％、所述Fe含量为0.1～2.0wt％、所述Ce含量为0.1～1.1wt％和所述Er含量为0.1～1.2wt％，余量为Al。
[0021]作为本专利技术所述的制备方法一种优选方案，其中：所述激光修复专用粉末加入Si与Al、Mg形成Al
‑
Mg2Si共晶，并与Mg形成Mg2Si强化相，所述激光修复专用粉末中加入Mn形成超饱和固溶体。
[0022]作为本专利技术所述的制备方法一种优选方案，其中：在激光修复专用粉末中加入Ti形成TiAl2相。
[0023]作为本专利技术所述的制备方法一种优选方案，其中：在激光修复专用粉末中加入Zr和Er形成Al3(Zr,Er)相。
[0024]作为本专利技术所述的制备方法一种优选方案，其中：在修复专用粉末中加入Ce，以降低熔体表面张力，增加流动性。
[0025]本专利技术的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末在6系铝合金结构零件的激光修复中的应用。
[0026]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种所述的6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末在6系铝合金结构零件的激光修复中的应用，包括，
[0027]利用三维扫描技术，通过对比受损零件和完整零件数据，获取修复部分的三维数据；
[0028]确定受损边界，采用干式切削方式切除30mm
×
30mm
×
50mm受损部分，得到规则表面，通过打磨去除表面氧化层，并用丙酮清洗晾干；
[0029]通过数控机床编程方式，设置激光扫描路径与激光扫描参数；
[0030]启动仪器，进行零件修复，直至程序运行结束，零件修复完成；其中，
[0031]激光扫描参数和粉末输送参数为：
[0032]激光功率为600～1800W；
[0033]激光扫描速率为500～800mm/min；
[0034]喷头与表面距离为10～15mm；
[0035]送粉器转速为1.0～5.0r/min；
[0036]送粉气体流量为4～7L/min
[0037]本专利技术有益效果：
[0038](1)本专利技术提供了一种6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末及其制备方法，在传统6系铝合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末，其特征在于：包括，元素Zn、元素Mg、元素Sc、元素Zr、元素Mn、元素Ti、元素Si、元素Fe、元素Ce、元素Er和元素Al；其中，以激光修复专用粉末质量百分比计，所述Zn含量为2～5wt％、所述Mg含量为2.5～5wt％、所述Sc含量为0.2～2.1wt％、所述Zr含量为0.5～2.35wt％、所述Mn含量为0.6～2.8wt％、所述Ti含量为0.15～1.1wt％、所述Si含量为0.6～1.9wt％、所述Fe含量为0.1～2.0wt％、所述Ce含量为0.1～1.1wt％和所述Er含量为0.1～1.2wt％，余量为Al。2.权利要求1所述6系铝合金结构零件的激光修复专用粉末的制备方法，其特征在于：包括粉末配比设计：称取组元元素或中间合金，配制成混合料；真空熔炼：将上述混合粉末置入感应熔炼炉中真空熔炼；雾化制粉：采用氩气作为介质对熔炼后合金进行雾化；干燥过筛：将制好的粉末过筛，真空干燥后备用。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述真空熔炼，熔炼温度为700～900℃，熔炼炉内气压为0.55～0.65Mpa。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述雾化制粉，气雾化压力为5～7.5MPa，所制得粉末平均粒径为50～230μm。5.根据权利要求2～4中任一所述的制备方法，其特征在于：所述混合料，包括，元素Zn、元素Mg、元素Sc、元素Zr、元素Mn、元素Ti、元素Si、元素Fe、元素Ce、元素Er和元素Al；其中，以激光修复专用粉末质量百分比计，所述Zn含量为2～5wt％、所述Mg含量为2.5～5wt％、所述Sc含量为0.2～2.1wt％、所述Zr含量为0.5～2.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞迪，华倩，祝弘滨，袁铁锤，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：