一种选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金及其制备方法技术

本申请公开了一种选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金及其制备方法，包括：

【技术实现步骤摘要】
一种选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金
，具体为一种选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金及其制备方法
。

技术介绍

[0002]铝合金具有低密度
、
高比强度以及优异的耐腐蚀性能，是航空航天
、
汽车工业中广泛使用的轻量化结构材料
。3D
打印技术的快速发展为航空航天精密复杂构件的一体化成型带来了机遇，同时航空航天部件复杂苛刻的服役条件也给铝合金的应用窗口提出了新的挑战，尤其是面向中高温段使用的耐热部件
。
铝合金的增材制造受限于本身对激光的高反射率以及打印成型缺陷较多等缺点，导致可以用于打印的铝合金牌号很少
。
尽管市面上商用铝合金牌号如
AlSi10Mg
的成型性已经得到广泛验证，然而其在
250
～
350℃
中温段的性能较差，开发新型增材制造的耐热铝合金材料成为当下铝合金进军中温段的必由之路
。
[0003]近几年来，以铝稀土共晶合金为代表的铝合金材料以其较窄的凝固温度区间
、
良好的流动性以及较小的线收缩率，成为当前增材制造耐热铝合金的新宠
。
在镧系稀土元素中，稀土元素
La、Ce、Pr、Nd
都能与
Al
发生共晶反应从而生成相应的
Al
11
RE3金属间化合物，依靠共晶的应力承载作用以及稀土元素的低扩散系数，因此这类合金一般具有较好的高温性能
。
目前，报告较多的以
Al
‑
Ce
共晶合金为主，据了解增材制造
Al
‑
RE
合金的性能很难突破
400MPa
，延伸率很难超过5％
,
因此，有待开发一种新型的高强度耐高温铝合金材料以弥补现有技术的不足
。

技术实现思路

[0004]本申请提出了一种选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金及其制备方法，具备克服了现今铝稀土共晶铝合金不能兼具高强度以及高的断裂伸长率的优点，同时具备优异的耐高温性能
。
本专利技术通过调控稀土
Ce、Ca、Mn
的添加比例，采用选区激光熔化的方式，制备出高强高韧的增材制造铝合金材料
。
[0005]为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：一种选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金的制备方法，包括：
[0006]S1
：选择铝合金粉末原料；所述铝合金粉末原料包含
Ce、Mn、Ca
，含量分别在1～
6wt
％
、0.1
～
3wt
％
、0.1
～
3wt
％；
[0007]S2
：通过激光粉床选择性激光熔化方式进行铝合金材料的制备，获得铝合金材料；
[0008]所述选择性激光熔化的能量密度保持在
45
～
100J/m
之间，扫描速度保持在
0.9
～
2m/s
之间
。
[0009]进一步，所述铝合金材料含有高体积分数的亚微米级共晶第二相颗粒，第二相颗粒的尺寸为
50nm
～
100nm
，所述铝合金粉末原料粒径为
20
～
63
μ
m。
[0010]进一步，所述铝合金粉末原料包含1～
3wt
％的
Ce
，
0.5
～
2wt
％的
Mn
，其余为
Al。
[0011]进一步，所述铝合金粉末原料包含1～
3wt
％
Ce
，
0.5
～
2wt
％
Mn
，
0.5
～
2wt
％
Ca
，其
余为
Al。
[0012]进一步，所述铝合金粉末原料包含1～
3wt
％
Ce
，
0.5
～
2wt
％
Mn
，2～
3wt
％
Ca
，其余为
Al。
[0013]进一步，所述选择性激光熔化的能量密度为
52
～
80J/m
，扫描速度为
900
～
1600mm/s。
[0014]一种选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金，由权利要求1～6任一项所述的选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金的制备方法制备得到
。
[0015]进一步，所述铝合金材料的室温抗拉强度
≥450MPa
，断裂伸长率
≥8
％本专利技术具备以下有益效果：
[0016]1、
本申请提供的一种选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金及其制备方法，通过稀土元素
Ce
和
Ca
的复合添加并借助增材制造的方法实现了金属间化合物体积分数的提升与颗粒的细化，优化了强度与塑性的性能组合
。
[0017]2、
本专利技术提供的增材制造铝合金材料属于一种免热处理铝合金材料，打印态即是最终使用状态，相比目前商用的
ScalmAlloy
，生产成本大大降低，生产效率更高
。
[0018]3、
本专利技术提供的增材制造铝合金材料具有优异的打印成形性，流动性好
、
线収缩率小
、
热裂倾向小
。
这是因为本专利技术合金的成分接近共晶成分，具有更小的凝固温度区间
。
[0019]4、
本专利技术提供的铝合金材料或者本专利技术制备方法制备获得的铝合金材料的室温抗拉强度
≥450MPa
，断裂伸长率
≥8
％
。
附图说明
[0020]构成说明书的一部分的附图描述了本申请公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请公开的原理
。
[0021]参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
[0022]图1为本专利技术铝合金粉末形貌及粒径分布图；
[0023]图2为实施例2的熔池形貌图；
[0024]图3为
XZ
面的双峰晶粒组织形貌图；
[0025]图4为合金元素的元素分布图；
[0026]图5为实施例2的室温与高温性能图
。
具体实施方式
[0027]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金的制备方法，其特征在于，包括：
S1
：选择铝合金粉末原料；所述铝合金粉末原料包含
Ce、Mn、Ca
，含量分别在1～
6wt
％
、0.1
～
3wt
％
、0.1
～
3wt
％；
S2
：通过激光粉床选择性激光熔化方式进行铝合金材料的制备，获得铝合金材料；所述选择性激光熔化的能量密度保持在
45
～
100J/m
之间，扫描速度保持在
0.9
～
2m/s
之间
。2.
根据权利要求1所述的选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金制备方法，其特征在于，所述铝合金粉末原料粒径为
20
～
63
μ
m。3.
根据权利要求1所述的选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金的制备方法，其特征在于，所述铝合金粉末原料包含1～
3wt
％的
Ce
，
0.5
～
2wt
％的
Mn
，其余为
Al。4.
根据权利要求1所述的选区激光熔化高强韧铝铈锰钙耐热铝合金的制备方法，其特征在于，所述铝合金粉末原料包含1～
3wt
％
Ce
，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朦朦，沈宝祥，刘桐，吕四振，黄仲佳，杨爽，吴峻杰，
申请(专利权)人：安徽中体新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：