【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料，尤其涉及一种耐热高强铝合金丝材及其电弧增材制造工艺。
技术介绍
1、随着航空航天、运载火箭、兵器装备和新能源汽车的快速发展，对材料的轻量化、高强度和耐热性提出了更高的要求。目前，铝合金是用量最多的有色金属材料，也是最理想的轻量化材料，但是铝合金材料仍存在强度不够和耐热性不足等问题，严重制约了铝合金材料在高端结构材料中的广泛使用。因此，为了满足铝合金构件的高强度和耐热性，需要开发新一代耐热高强铝合金材料。
2、另一方面，铝合金构件的传统制造技术(锻造、轧制等)加工工序复杂，制造周期长、生产成本高，尤其对于结构复杂构件，加工难度极大。而电弧增材制造技术，作为增材制造技术的一种，是以电弧为热源，金属丝材作为沉积材料，逐层累加成形金属构件的先进制造技术，具有沉积效率高、生产成本低，能成形结构复杂的金属构件等优势。因此，电弧增材制造技术在大型复杂构件的制造中得到了广泛的研究与应用。
3、目前，采用电弧增材制造技术制备铝合金构件室温强度和耐热性能难以兼得，大量研究采用sc含量较高的丝材，但成形件气孔缺陷显著，强化效果甚微，同时，高sc铝合金丝材生产难度极大。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种耐热高强铝合金丝材及其电弧增材制造工艺，用以解决现有电弧增材制造铝合金构件强度低、耐热性差等问题之一。
2、第一方面，本专利技术提供了一种耐热高强铝合金丝材，其化学组分按照质量百分比包括：mg 7.0～8.0％、sc 0.2
3、进一步的，当0.4％≤sc≤0.6％时，则1.0≤fe≤3.5％；当0.2％≤sc＜0.4％，则2.5％≤fe≤5.0％。
4、进一步的，sc含量为0.3～0.5％，zr含量为0.15～0.25％，fe含量为1.0～3.0％。
5、第二方面，本专利技术提供了一种上述的耐热高强铝合金丝材的制备方法，包括如下步骤：真空冶炼→均匀化处理→车削处理→挤压→盘条→拉拔→退火处理→刮削/定径→超声清洗→绕线→包装。
6、进一步的，真空冶炼中真空度为0～5pa，均匀化处理的温度为420～460℃，均匀化处理的时间为24～36h，挤压的温度为450～480℃，退火处理的温度为420～480℃，退火处理的时间为4～6h。
7、第三方面，本专利技术提供了一种利用上述的耐热高强铝合金丝材的电弧增材制造工艺，包括如下步骤：
8、(1)利用高温高强铝合金丝材进行变极性冷金属过渡(cmt advanced)电弧增材制造，得到成形件；
9、(2)将所述的成形件进行时效处理，得到铝合金构件。
10、进一步的，电弧增材制造工艺参数如下：电流为80～110a，电压为9.4～10.1v，送丝速度为5.7～8.0m/min，扫描速度为8～12mm/s；
11、保护气体为99.99％ar，气体流量为20～25l/min，基板预热温度为100～200℃，道间温度≤100℃。
12、进一步的，步骤(2)中，时效热处理的温度为310～360℃，时效时间为4～8h。
13、进一步的，步骤(2)中，成形件的室温拉伸强度≥415mpa；
14、铝合金构件拉伸强度≥495mpa，断后伸长率≥11.5％，250℃抗拉强度≥245mpa。
15、进一步的，步骤(2)中，所述的成形件的显微组织包括alfe相、al3ni相和al3(sc,zr)相。
16、进一步的，alfe相尺寸为50～300nm，al3ni相尺寸为50～100nm，al3(sc,zr)相尺寸为10～50nm；
17、按照体积百分比，alfe相为2.00-3.20％，al3ni相为1.10-1.30％和al3(sc,zr)相为1.60-2.20％。
18、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
19、(1)本专利技术的铝合金丝材在sc+zr复合强化al-mg合金的基础上，添加一定比例的fe(1.0～5.0％)和ni(0.45～0.55％)元素，不仅有效降低了丝材中sc元素含量，节约了生产成本，提升了铝合金丝材质量，而且极大提高了电弧增材制造铝合金构件室温和高温力学性能；
20、(2)本专利技术的电弧增材制造工艺采用变极性冷金属过渡(cmt advanced)电弧增材制造，选择特定的工艺参数，获得了高质量的铝合金构件，所述的成形件的气孔率＜0.31％，成形件室温拉伸强度≥415mpa，铝合金构件拉伸强度≥495mpa，断后伸长率≥11.5％，250℃抗拉强度≥245mpa。
21、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种耐热高强铝合金丝材，其特征在于，其化学组分按照质量百分比包括：Mg 7.0～8.0％、Sc 0.2～0.6％、Zr 0.1～0.3％、Mn 0.8～0.9％、Si0.08～0.12％、Fe 1.0～5.0％、Ni 0.45～0.55％、Be 0.0001～0.0005％、余量为Al。
2.根据权利要求1所述的一种耐热高强铝合金丝材，其特征在于，当0.4％≤Sc≤0.6％时，则1.0≤Fe≤3.5％；当0.2％≤Sc＜0.4％，则2.5％≤Fe≤5.0％。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐热高强铝合金丝材，其特征在于，Sc含量为0.3～0.5％，Zr含量为0.15～0.25％，Fe含量为1.0～3.0％。
4.一种权利要求1-3任一项所述的耐热高强铝合金丝材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：真空冶炼→均匀化处理→车削处理→挤压→盘条→拉拔→退火处理→刮削/定径→超声清洗→绕线→包装。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，真空冶炼中真空度为0～5Pa，均匀化处理的温度为420～460℃，均匀化处理的时间为24～3
6.一种利用权利要求1-3任一项所述的耐热高强铝合金丝材的电弧增材制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，电弧增材制造工艺参数如下：电流为80～110A，电压为9.4～10.1V，送丝速度为5.7～8.0m/min，扫描速度为8～12mm/s；
8.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，步骤(2)中，时效热处理的温度为310～360℃，时效时间为4～8h。
9.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，步骤(2)中，成形件的室温拉伸强度≥415MPa；
10.根据权利要求6所述的工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述的成形件的显微组织包括AlFe相、Al3Ni相和Al3(Sc,Zr)相；
...【技术特征摘要】
1.一种耐热高强铝合金丝材，其特征在于，其化学组分按照质量百分比包括：mg 7.0～8.0％、sc 0.2～0.6％、zr 0.1～0.3％、mn 0.8～0.9％、si0.08～0.12％、fe 1.0～5.0％、ni 0.45～0.55％、be 0.0001～0.0005％、余量为al。
2.根据权利要求1所述的一种耐热高强铝合金丝材，其特征在于，当0.4％≤sc≤0.6％时，则1.0≤fe≤3.5％；当0.2％≤sc＜0.4％，则2.5％≤fe≤5.0％。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐热高强铝合金丝材，其特征在于，sc含量为0.3～0.5％，zr含量为0.15～0.25％，fe含量为1.0～3.0％。
4.一种权利要求1-3任一项所述的耐热高强铝合金丝材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：真空冶炼→均匀化处理→车削处理→挤压→盘条→拉拔→退火处理→刮削/定径→超声清洗→绕线→包装。
5.根据权利要求4所述的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵琳，彭云，侯旭儒，马成勇，曹洋，朱彦洁，田志凌，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。