3D打印铝合金粉末、3D打印铝合金的方法及铝合金零件技术

本发明专利技术实施例公开了一种3D打印铝合金粉末、3D打印铝合金的方法及铝合金零件；所述3D打印铝合金粉末包含的部分特征合金元素为：Si的含量小于或等于1.2wt％；和/或，Ti的含量为1.0～6.0wt％；和/或，Zr的含量为0.9～6.0wt％；其中，当所述合金元素Ti和Zr共同添加时，Ti+Zr的含量不大于10wt％。Ti+Zr的含量不大于10wt％。Ti+Zr的含量不大于10wt％。

【技术实现步骤摘要】
3D打印铝合金粉末、3D打印铝合金的方法及铝合金零件


[0001]本专利技术实施例涉及增材制造(俗称3D打印)
，尤其涉及一种3D打印铝合金粉末、3D打印铝合金的方法及铝合金零件。

技术介绍

[0002]铝合金在航空航天、交通运输等领域具有大量的应用，其密度低，比强度高，且具有出色的导热、导电性和抗腐蚀性。但是传统的铝合金加工工艺如铸造、锻造等无法满足对成形复杂精密结构的需求，另外，传统工艺对复杂零件的响应周期长，设计灵活性差，已无法满足日渐提高的产品工艺水平。因此，使用具有极高结构设计自由度以及高效成形能力的增材制造技术制造铝合金得到了广泛关注。增材制造技术正在成为解决大型飞机复杂构件制造的有效途径，其中尤其是以基于粉末床的激光/电子束选区熔融技术(Selective Laser Melting，SLM以及Electron Beam Melting,EBM)和送粉激光打印(Laser melting deposition，LMD)技术为代表。
[0003]此外，增材制造技术具有的快速冷却的特点也使成形的铝合金相比传统工艺具有更优异的性能。然而，由于传统的铝合金进行增材制造时易产生热裂纹，严重限制了其应用和发展，相关的成形技术远落后于其他合金材料。
[0004]如何制备出无裂纹、力学性能高的铝合金零件是有待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例期望提供一种3D打印铝合金粉末、3D打印铝合金的方法及铝合金零件；能够3D打印得到无热裂纹且力学性能高的铝合金零件。
[0006]本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种3D打印铝合金粉末，所述3D打印铝合金粉末包含的部分特征合金元素为：
[0008]Si的含量小于或等于1.2wt％；
[0009]和/或，Ti的含量为1.0～6.0wt％；
[0010]和/或，Zr的含量为0.9～6.0wt％；
[0011]其中，当所述合金元素Ti和Zr共同添加时，Ti+Zr的含量不大于10wt％。
[0012]第二方面，本专利技术实施例提供了一种3D打印铝合金的方法，所述方法包括：
[0013]将金属原料按照设定配比充分均匀熔融后采用气雾化法制得第一方面所述的3D打印铝合金粉末；
[0014]将第一方面所述的3D打印铝合金粉末倒入送粉器中，待成形室腔体密闭后抽真空并通入惰性气体，使用激光扫描基板；其中，激光的扫描范围与基板的几何尺寸相适应；
[0015]使用所述激光反复扫描并预热基板后在所述基板表面进行铺粉，并根据铝合金零件的分层扫描数据进行3D打印；其中，3D打印参数为：激光功率为200～350W，扫描速率为600～1500mm/s，粉末层厚为15～35μm，道间距为80～130μm。
[0016]第三方面，本专利技术实施例提供了一种铝合金零件，所述铝合金零件由根据第二方面所述的3D打印方法制备得到。
[0017]本专利技术实施例提供了一种3D打印铝合金粉末、3D打印铝合金的方法及铝合金零件；通过在铝合金粉末中添加特征合金元素Si，和/或Ti，和/或Zr以消除3D打印铝合金零件内部产生的热裂纹，进而提高铝合金零件的力学性能。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例提供的SLM设备结构示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例提供的3D打印标准成分Al
‑
Zn合金的金相组织示意图；
[0020]图3为本专利技术实施例提供的对比例1所得3D打印铝合金零件的室温应力
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应变曲线示意图；
[0021]图4为本专利技术实施例提供的实施例1所得3D打印铝合金零件金相组织示意图；
[0022]图5为本专利技术实施例提供的实施例1所得3D打印铝合金零件的室温应力
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应变曲线示意图；
[0023]图6为本专利技术实施例提供的实施例2所得3D打印铝合金零件经热处理后的应力
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应变曲线示意图；
[0024]图7为本专利技术实施例提供的实施例3所得3D打印铝合金零件的室温应力
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应变曲线示意图；
[0025]图8为本专利技术实施例提供的实施例4所得3D打印铝合金零件的室温应力
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应变曲线示意图。
[0026]图9为本专利技术实施例提供的实施例5所得3D打印铝合金零件经热处理后的应力
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应变曲线示意图；
[0027]图10为本专利技术实施例提供的实施例6所得3D打印铝合金零件的室温应力
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应变曲线示意图；
[0028]图11为本专利技术实施例提供的实施例7所得3D打印铝合金零件的室温应力
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应变曲线示意图；
[0029]图12为本专利技术实施例提供的实施例8所得3D打印铝合金零件经热处理后的应力
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应变曲线示意图；
[0030]图13为本专利技术实施例提供的实施例9所得3D打印铝合金零件的室温应力
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应变曲线示意图；
[0031]图14为本专利技术实施例提供的实施例10所得3D打印铝合金零件的室温应力
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应变曲线示意图；
[0032]图15为本专利技术实施例提供的实施例11所得3D打印铝合金零件的室温应力
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应变曲线示意图；
[0033]图16为本专利技术实施例提供的实施例12所得3D打印铝合金零件的室温应力
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应变曲线示意图；
[0034]图17为本专利技术实施例提供的实施例13所得3D打印铝合金零件的室温应力
‑
应变曲线示意图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0036]在对本专利技术实施例进行详细描述之前，需要说明的是，以图1所示的SLM设备1作为示例对本专利技术中的实施例中涉及的3D打印铝合金的方法进行说明，但本专利技术实施例涉及的3D打印铝合金的方法并不限定应用于SLM设备1。
[0037]如图1所示，SLM设备1主要包括成形室101，激光发生器102，在成形室101中设置有基板103，送粉器104，水平刮板105以及升降装置106；其中，基板103用于承载已成形的铝合金零件；送粉器104，用于存放铝合金粉末；水平刮板105用于将铝合金粉末平整地铺设在基板103上；升降装置106用于上升和下降基板103和送粉器104。可以理解地，在成形室101的上方设置有窗口107，以使得激光发生器102发射的激光束能够通过窗口107传输至平铺在基板103的铝合金粉末上以熔化铝合金粉末。
[0038]具体来说，基于上述SLM设备1打印铝合金零件的具体过程如下：首先，利用3D打印切片软件对铝合金零件的CAD三维模型进行切片处理，得到铝合金零件的分层扫描数据，并导入SLM设备1；其次，水平刮板105将薄薄的一层铝合金粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印铝合金粉末，其特征在于，所述3D打印铝合金粉末包含的部分特征合金元素为：Si的含量小于或等于1.2wt％；和/或，Ti的含量为1.0～6.0wt％；和/或，Zr的含量为0.9～6.0wt％；其中，当所述合金元素Ti和Zr共同添加时，Ti+Zr的含量不大于10wt％。2.根据权利要求1所述的3D打印铝合金粉末，其特征在于，所述3D打印铝合金粉末为Al
‑
Zn合金，包含如下成分：Zn的含量为5.1～7.1wt％；Mg的含量为2.1～2.9wt％；Cu的含量为1.2～2.0wt％；Mn的含量小于或等于0.3wt％；Fe的含量小于或等于0.5wt％；Cr的含量为0.18～0.28wt％；Ti的含量为1.6～5.5wt％；Si的含量为0.1～1.2wt％；其余为Al。3.根据权利要求2所述的3D打印铝合金粉末，其特征在于，所述3D打印铝合金粉末为Al
‑
Zn合金，包含如下成分：Zn的含量为5.1～7.1wt％；Mg的含量为2.1～2.9wt％；Cu的含量为1.2～2.0wt％；Mn的含量小于或等于0.3wt％；Fe的含量小于或等于0.5wt％；Cr的含量为0.18～0.28wt％；Ti的含量为1.6～3.4wt％；Si的含量为0.1～1.2wt％；其余为Al。4.根据权利要求2所述的3D打印铝合金粉末，其特征在于，所述3D打印铝合金粉末为Al
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Zn合金，包含如下成分：Zn的含量为5.1～7.1wt％；Mg的含量为2.1～2.9wt％；Cu的含量为1.2～2.0wt％；Mn的含量小于或等于0.3wt％；Fe的含量小于或等于0.5wt％；Cr的含量为0.18～0.28wt％；Ti的含量为3.4～5.5wt％；Si的含量为0.1～1.2wt％；其余为Al。
5.根据权利要求1所述的3D打印铝合金粉末，其特征在于，所述3D打印铝合金粉末为Al
‑
Zn合金，包含如下成分：Zn的含量为5.1～7.1wt％；Mg的含量为2.1～2.9wt％；Cu的含量为1.2～2.0wt％；Mn的含量小于或等于0.3wt％；Fe的含量小于或等于0.5wt％；Cr的含量为0.18～0.28wt％；Zr的含量为0.9～5.5wt％；Si的含量为0.1～1.2wt％；其余为Al。6.根据权利要求1所述的3D打印铝合金粉末，其特征在于，所述3D打印铝合金粉末为Al
‑
Zn合金，包含如下成分：Zn的含量为5.1～7.1wt％；Mg的含量为2.1～2.9wt％；Cu的含量为1.2～2.0wt％；Mn的含量小于或等于0.3wt％；Fe的含量小于或等于0.5wt％；Cr的含量为0.18～0.28wt％；Zr的含量为0.9～2.6wt％；Ti的含量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓璞，赵伟，薛蕾，
申请(专利权)人：西安铂力特增材技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：