一种增材制造用高性能制造技术

本发明专利技术公开了一种增材制造用高性能

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造用高性能Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe合金


[0001]本专利技术属于增材制造
，涉及一种增材制造用高性能
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
合金
。

技术介绍

[0002]铝合金具有成本低
、
比强度高
、
密度低
、
耐腐蚀
、
可重复利用等优点，是实现轻量化的首选材料，被广泛应用于航空航天
、
汽车制造
、
电子器件等行业
。
近年来，航空航天等高精尖领域对于复杂结构的铝合金构件的生产要求越来越高，传统制造工艺已很难满足其要求
。
在这种情况下，金属增材制造技术被广泛研究和使用，该技术可以生产传统制造技术无法制造的复杂优化几何形状
。
选区激光熔化技术是目前最流行的金属增材制造技术之一
。
由于其制造精度高的特点，十分适合用于生产形状复杂的构件，为复杂铝合金部件的集成和轻量化提供了新的途径
。
[0003]对于铝合金的激光选区熔化技术，目前使用最广泛的是近共晶的
Al
‑
Si
合金，窄的凝固范围赋予其低的热撕裂敏感性和较好的成型能力
。
然而，该合金的强度较低，延展性差，无法满足性能需求，需要开发适用于选区激光熔化技术的高强铝合金
。
目前绝大多数适用于激光选区熔化高强铝合金大多为时效强化型铝合金，它们的打印态强度较低，高强度主要来源于后续热处理过程中析出的沉淀相，这就使得工艺较为复杂
。
为了简化工艺，降低工艺成本，有必要研发一种无需热处理的高强度铝合金
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种以过渡族元素
V
，
Cr
，
Fe
作为合金元素的增材制造用
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
合金
。
该合金打印态下即具有高强度，无需后续热处理，高强度来源于凝固过程中产生的大体积分数第二相
。
[0005]本专利技术所涉及的增材制造用
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
合金，按质量百分数，其包含
V:4
‑8％
,Cr
：2‑6％，
Fe
：2‑8％，其余为
Al
及不可去除的杂质元素
。
[0006]上述
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
合金的制备方法，包括：
[0007]按所述合金配比制备母合金铸锭，再通过气雾化制粉，所得合金粉末采用激光选区熔化技术制备合金块体
。
[0008]较佳的，按所述合金配比采用电弧熔炼制备母合金铸锭
。
[0009]较佳的，氩气环境下通过气雾化制粉，粉末粒径为
15
‑
60
μ
m。
[0010]较佳的，激光选区熔化成型在氩气氛围下进行，打印工艺参数如下：基板预热温度
80℃
，激光功率
200
～
400W
，扫描速度
1000
～
3000mm/s
，扫描间距为
100
μ
m
，层厚为
10
～
60
μ
m
，相邻层间扫描旋转
67
°
。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的优点是：该合金打印态下具有高强度和良好的塑性，抗拉强度为
407
‑
662MPa
，延伸率为
1.1
‑
12.9
％
。
结合选区激光熔化技术的超高加工自由度，理论上能够一次成型制造任何复杂形状的零件，无需热处理
。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例1中
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
合金球形粉末形貌图
。
[0013]图2为本专利技术实施例1所制备块体试样显微组织图
。
具体实施方式
[0014]以下结合具体实施例对本专利技术做详细说明，本专利技术并不限于以下实施例
。
[0015]本专利技术所涉及的增材制造用
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
合金，按质量百分数，其包含
V:4
‑8％
,Cr
：2‑6％，
Fe
：2‑8％，其余为
Al
及不可去除的杂质元素
。
[0016]上述成分的设计依据为：
[0017]传统上认为
V、Cr、Fe
均为过渡族元素，它们在铝合金中的溶解度很低，在凝固过程中会与
Al
发生冶金反应，以第二相的形式析出，第二相往往十分粗大，极大的恶化合金塑性
。
而在选区激光高冷却速度的条件下，第二相没有时间长大，为纳米级尺度，有利于提高合金的强韧性
。
用于选区激光熔化的铝合金成分设计暂无明确的机理，合金设计主要依靠实验筛选
。
本专利技术中对选用的合金元素和相应的成分布范围是在大量实验基础下确定的，实验结果表明，选用
V、Cr、Fe
三种合金元素并在给定成分范围下才能能够获得最佳的力学性能
。
[0018]实施例1[0019]本专利技术中应用于激光选区熔化成型的
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
合金粉末采用气雾化方法制备，所制得的合金原料粉末主要成分质量百分比为：
V:3.79wt
％，
Cr
：
1.98wt
％，
Fe
：
3.95wt
％，其余为
Al
及一些不可避免的杂质
。
[0020]经气雾化方法制备的粉末，按照标准筛分网筛分出规定粒度为
15
‑
60
μ
m
范围内的合金粉末，如扫描电镜如图1所示
。
[0021]基于所述组分组成的铝合金粉末，通过激光选区熔化技术制备所述的高性能
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
铝合金块体成型参数分别为：激光功率
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种增材制造用
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
合金，其特征在于，按质量百分数，其包含
V:4
‑
8%,Cr
：2‑
6%
，
Fe
：2‑
8%
，其余为
Al
及不可去除的杂质元素
。2.
如权利要求1所述的增材制造用
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
合金，其特征在于，该合金采用激光选区熔化技术制备
。3.
如权利要求1所述的增材制造用
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
合金，其特征在于，该合金抗拉强度为
407
‑
662MPa
，延伸率为
1.1
‑
12.9%。4.
一种
Al
‑
V
‑
Cr
‑
Fe
合金的制备方法，其特征在于，按质量百分数，该合金包含
V:4
‑
8%...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔见，梁瑜正，彭勇，王克鸿，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：