一种3D打印高强Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金粉末及其成形方法技术

本发明专利技术涉及合金粉末领域，具体是一种3D打印高强Al

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印高强Al
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Mg
‑
Mn
‑
Sc
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Zr合金粉末及其成形方法


[0001]本专利技术涉及合金粉末领域，具体是一种3D打印高强Al
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Mg
‑
Mn
‑
Sc
‑
Zr合金粉末及其成形方法。

技术介绍

[0002]随着现代制造业对产品性能要求的不断提高，产品结构和功能的复杂化和一体化已经成为未来的发展趋势。而应用传统技术加工和制备复杂金属零件的局限性日益凸显，加工成本也大幅提高。选区激光熔化(selective laser melting，SLM)技术是激光增材制造技术的一种，可以生产出致密好、精度高的复杂金属零部件，并且零件成形后的处理工艺较为简单，可大幅缩短生产周期。Al
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Mg系铝合金具有良好的加工硬化性，出色的耐腐蚀和焊接性能，因此广泛应用于汽车、船舶、建筑和航空航天等领域。Al
‑
Mg合金中添加Sc以提高合金性能的工艺，具有很大的应用前景，已成为国际上的研究热点。Al
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Mg
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Sc系铝合金属于高强铝合金，主要用在飞机的机翼腹板、机身结构的梁、肋以及重要连接部位接头零头。但该铝合金的制备目前仍存在对激光吸收率低、导热率高、易氧化等问题且较难克服。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提出一种3D打印高强Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金粉末及其成形方法。
[0004]一种3D打印高强Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Sc
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Zr合金粉末，按照重量百分比包括：Mg2
‑
6％、Mn0
‑
1％、Sc0.3
‑
0.8％、Zr0.3
‑
0.8％，余量为Al。
[0005]一种3D打印高强Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金粉末的成形方法，其具体步骤如下：
[0006]S1、制备Al
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Mg
‑
Mn
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Sc
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Zr合金粉末：
[0007]a、采用气雾化方法制备Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金粉末，使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪即ICP
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AES对金属粉末的化学成分进行了测试；
[0008]b、实验所用的Al
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Mg
‑
Mn
‑
Sc
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Zr合金粉末化学成分中Mg：4.8％，Sc：0.7％，Mn：0.5％，Zr：0.3％，还有微量的Fe、Zn、Cu、Ti、V类元素，余量为Al；
[0009]c、实验使用激光粒度分析仪即Master sizer 3000E测量粉体粒径，粒径主要分布在20～75μm，球形度为0.858；
[0010]S2、测试粉末的物理特性：
[0011]a、采用智能粉体特性测试仪即BT1001测试粉末休止角、崩溃角、松装密度以及流动性指数类物理特性；
[0012]b、得到粉末休止角为34.01
°
，崩溃角为15.27
°
，差角为18.74
°
，平板角为31.55
°
，松装密度为1.28g/cm3，振实密度为1.69g/cm3；
[0013]c、通过霍尔流速计测得50g粉末自由下落的时间为72.44s，含氧量为744ppm，含氮量为25ppm；
[0014]S3、制备合金试样：
[0015]a、采用选区激光熔化技术制备合金试样，沉积粉末层的厚度为0.03mm，扫描间距固定为0.12mm，相位角67
°
，激光功率为310W，激光扫描速率1200mm/s；
[0016]b、采用选区激光熔化技术制备合金试样，沉积粉末层的厚度为0.05mm，扫描间距固定为0.11mm，相位角67
°
，激光功率为270W,激光扫描速率800mm/s；
[0017]c、采用选区激光熔化技术制备合金试样，沉积粉末层的厚度为0.08mm，扫描间距固定为0.11mm，相位角67
°
，激光功率为380W,激光扫描速率1600mm/s。
[0018]所述的步骤S1的c中的分布特性Dv(10)、Dv(50)、Dv(90)分别为28.5μm、45.9μm、72μm。
[0019]所述的步骤S3的b中实验所用的Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金粉末化学成分中Mg：2.2％，Sc：0.2％，Mn：0.7％，Zr：0.40％，余量为Al。
[0020]所述的步骤S3的c中实验所用的Al
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Mg
‑
Mn
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Sc
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Zr合金粉末化学成分中Mg：5％，Sc：0.5％，Mn：0.3％，Zr：0.80％，余量为Al。
[0021]本专利技术的有益效果是：采用选区激光熔化技术制备了该种新型增材制造高强铝合金金属粉体，成形过程中铺粉层厚为0.01
‑
0.08mm,激光的扫描功率为270
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380W,扫描速率为800mm/s
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1600mm/s，扫描间距为0.08
‑
0.13mm,通过上述成形工艺制备的增材制造合金样品内部致密，无孔隙，成形缺陷少，综合力学性能高。
附图说明
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0023]图1为本专利技术的通过气雾化方法制备的金属粉末结构示意图一；
[0024]图2为本专利技术的通过气雾化方法制备的金属粉末结构示意图二；
[0025]图3为本专利技术的制备的Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金粉末粒径分布图；
[0026]图4为本专利技术的制备的Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金在不同激光功率下定向熔池形貌的OM图一；
[0027]图5为本专利技术的制备的Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金在不同激光功率下定向熔池形貌的OM图二；
[0028]图6为本专利技术的制备的Al
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Mg
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Mn
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印高强Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金粉末，其特征在于：按照重量百分比包括：Mg2
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6％、Mn0
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1％、Sc0.3
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0.8％、Zr0.3
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0.8％，余量为Al。2.利用权利要求1所述的一种3D打印高强Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金粉末的成形方法，其特征在于：其具体步骤如下：S1、制备Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金粉末：a、采用气雾化方法制备Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金粉末，使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪即ICP
‑
AES对金属粉末的化学成分进行了测试；b、实验所用的Al
‑
Mg
‑
Mn
‑
Sc
‑
Zr合金粉末化学成分中Mg：4.8％，Sc：0.7％，Mn：0.5％，Zr：0.3％，还有微量的Fe、Zn、Cu、Ti、V类元素，余量为Al；c、实验使用激光粒度分析仪即Mastersizer3000E测量粉体粒径，粒径主要分布在20～75μm，球形度为0.858；S2、测试粉末的物理特性：a、采用智能粉体特性测试仪即BT1001测试粉末休止角、崩溃角、松装密度以及流动性指数类物理特性；b、得到粉末休止角为34.01
°
，崩溃角为15.27
°
，差角为18.74
°
，平板角为31.55
°
，松装密度为1.28g/cm3，振实密度为1.69g/cm3；c、通过霍尔流速计测得50g粉末自由下落的时间为72.44s，含氧量为744ppm，含氮量为25ppm；S3、制备合金试样。3.根据权利要求2所述的一种3D打印高强Al
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Mg
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Mn
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Sc
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Zr合金粉末的成形方法，其特征在于：所述的步骤S1的c中的分布特性Dv(10)、Dv(50)、Dv(90...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，秦飞，郭志燕，陈卫林，陶悦，
申请(专利权)人：安徽天航机电有限公司，
类型：发明
国别省市：