【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末及制备方法和应用，属于合金材料。
技术介绍
1、铝锂合金是在铝合金中加入锂元素，合金每添加1％的锂，合金整体密度降低3％，弹性模量可提高30％。随着航天航空事业的不断发展，对材料轻量化及制备技术的要求越来越高，铝锂合金作为航天航空领域中最理想的轻量化材料，比传统铝合金具有突出优势。
2、选区激光熔化技术是一种先进的金属制造工艺，在航空、航天、汽车等多个领域都有广泛的应用。激光选区熔化技术是逐层积累金属零件的工艺，与传统生产方法相比，可成形精密复杂的零部件。铝锂合金在增材制造过程中易出现打印开裂、低强度等问题，现有技术中往往需要加入稀土元素来实现很好的应用，但是稀土元素价格较高，因此需要开发一种针对激光选区熔化成形的铝锂合金粉末，满足铝锂合金在航天航空等领域对高强度、轻量化的需求，且减少稀土元素使用，降低成本。
3、目前，激光选区融化技术成形铝锂合金的设计，多数基于稳定铝锂合金成分比例和提高合金化程度，从而达到高强的目的。考虑到铝锂合金在快速成形过程中，易造成锂镁元素烧损，破坏cu-li-mg比例，本专利从控制cu、mg、li元素、提高合金化程度等方面着手，解决激光选区熔化成形铝锂合金打印开裂问题，在达到轻量化前提下提高成形合金强度。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末及制备方法和应用，所述的铝锂合金粉末可以解决现有激光选区熔化成形铝锂合金打印开裂问
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末，所述铝锂合金粉末按照质量百分比计包括：li：0.6～1.5％，cu：2.5～4.0％，mg：0.2～0.8％，zr：0.1～0.3％，ag：0.1～0.5％，fe<0.1％，si<0.05％，ti<0.08％，zn<0.08％，余量为al。
3、优选的，所述铝锂合金粉末按照质量百分比计包括：li：1.0～1.5％，cu：3.0～4.0％，mg：0.4～0.6％，zr：0.1～0.2％，ag：0.3～0.4％，fe<0.1％，si<0.05％，ti<0.08％，zn<0.08％，余量为al。
4、优选的，所述铝锂合金粉末中，cu和li的质量比为(3-4.5)：1。
5、优选的，所述铝锂合金粉末中，mg和ag的质量比为(1.3-2)：1。
6、本专利技术还公开了一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末的制备方法，所述的制备方法为：按照所述铝锂合金的成分要求制备合金铸锭，然后再依次经过熔炼、雾化、筛分得到铝锂合金粉末。
7、进一步的，制备合金铸锭时，li元素的用量比所述铝锂合金中li的质量高出10-20％，mg元素的用量比所述铝锂合金中mg的质量高出10-20％。
8、进一步的，所述熔炼过程为：将合金铸锭放入熔炼坩埚中，在惰性气体氛围保护下进行熔炼，熔炼温度为梯度升温设置，其中在660-670℃下熔炼2-5min，然后再在700-720℃下熔炼15-18min。
9、进一步的，所述雾化过程中，采用超音速紧耦合喷嘴进行雾化，喷嘴出气口汇聚角度为30-50°，熔体过热度为50-100℃，雾化压力为2.0-3.5pa，雾化气体为高纯氩气，雾化气体温度为20-30℃。
10、进一步的，所述筛分过程是在惰性气体保护条件下对合金粉末进行筛分处理，得到15-53μm粒度段的铝锂合金粉末。
11、本专利技术还公开了一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末的应用，所述铝锂合金粉末应用于基于激光选区熔化技术成型的3d打印中，所述铝锂合金粉末激光选区熔化技术成型，然后再经热处理得到铝锂合金件。
12、进一步的，所述激光选区融化技术成形参数为：实体扫描功率为180-300w，实体扫描速度为900-1300mm/s，层厚选定0.06-0.08mm，扫描间距选定0.1-0.2mm。
13、进一步的，其特征在于，所述热处理过程中，固溶工艺为490-515℃，50-90min，水冷；，升温速度为5-10℃/min；时效工艺为150-180℃，8-40h，空冷。
14、本专利技术的有益效果是：
15、(1)本专利技术中，铝锂合金是在铝基体中添加li元素，使其具有兼顾轻量化特点的高强铝合金，合金中添加的cu、mg、zr、ag等元素进行高度合金化，元素间相互作用可提高综合性能。其中，li元素可降低合金体积质量分数，每添加1％的锂，合金密度可降低3％，并提高弹性模量6％，并在时效过程中可析出t1(al2culi)、δ′(al3li)等纳米级强化相，t1相的析出是合金强度提高的主要因素，但该强化相在时效前期数量较少，导致前期强度提高不明显，添加zr元素可以与基体形成β'(al3zr)析出相，该相不仅可起到钉扎晶界提高强度的作用，并为t1相的析出提供驱动力，使合金时效前期就能够达到较高强度，并快速达到稳定峰值强度。mg和ag元素协同作用下，能够降低合金层错能，抑制t1相长大促进其均匀弥散析出，同时mg元素与cu元素形成的alcumg相，尤其s′(al2cumg)和σ(al5cu6mg2)相大量析出，保证强化效果的前提下减缓韧性的损失。本专利技术中通过调控cu-li元素比例，适当添加mg、ag、zr等微量元素，可以提高合金化程度，时效过程可促进t1相均匀弥散析出，增加t1相析出比例，使合金强度稳定处于较高的峰值状态，同时增加alcumg相析出数量以延缓延伸率的损失。
16、(2)本专利技术与现有技术相比，在熔炼环节选择合金铸锭。由于铝合金熔点低，其中cu、ag等合金化元素熔点高，添加的li、mg元素易造成烧损，如果按照一定比例进行元素配料并进行二次加料方式制取粉末，容易造成元素偏析，组织不均匀等问题。因此，本专利技术采用预合金化的铸锭作为原材料制备铝锂合金粉末，避免熔点较高的合金化元素出现融化不完全，导致元素偏低或局部偏聚现象。
17、(3)本专利技术与现有技术相比，在雾化过程中采用热雾化技术对铝锂合金熔体进行雾化，通过气体加热装置对雾化气体进行加热，加热温度为20-30℃，采用热雾化技术能够优化气流场，降低熔炼过程中温度过低导致的堵包风险，同时优化气流场，提高冷却效果，防治科力粘连，有效减少粉末中的卫星粉及空心粉比例，提高粉末形貌。
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1.一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末，其特征在于，所述铝锂合金粉末按照质量百分比计包括：Li：0.6～1.5％，Cu：2.5～4.0％，Mg：0.2～0.8％，Zr：0.1～0.3％，Ag：0.1～0.5％，Fe<0.1％，Si<0.05％，Ti<0.08％，Zn<0.08％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末，其特征在于，所述铝锂合金粉末按照质量百分比计包括：Li：1.0～1.5％，Cu：3.0～4.0％，Mg：0.4～0.6％，Zr：0.1～0.2％，Ag：0.3～0.4％，Fe<0.1％，Si<0.05％，Ti<0.08％，Zn<0.08％，余量为Al。
3.根据权利要求1所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末，其特征在于，所述铝锂合金粉末中，Cu和Li的质量比为(3-4.5)：1。
4.根据权利要求1所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末，其特征在于，所述铝锂合金粉末中，Mg和Ag的质量比为(1.3-2)：1。
5.一种根据
6.根据权利要求5所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末的制备方法，其特征在于，制备合金铸锭时，Li元素的用量比所述铝锂合金中Li的质量高出10-20％，Mg元素的用量比所述铝锂合金中Mg的质量高出10-20％。
7.根据权利要求5所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末的制备方法，其特征在于，所述熔炼过程为：将合金铸锭放入熔炼坩埚中，在惰性气体氛围保护下进行熔炼，熔炼温度为梯度升温设置，其中在660-670℃下熔炼2-5min，然后再在700-720℃下熔炼15-18min。
8.根据权利要求5所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末的制备方法，其特征在于，所述雾化过程中，采用超音速紧耦合喷嘴进行雾化，喷嘴出气口汇聚角度为30-50°，熔体过热度为50-100℃，雾化压力为2.0-3.5Pa，雾化气体为高纯氩气，雾化气体温度为20-30℃；
9.一种根据权利要求1-4任意一项所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末的应用，其特征在于，所述铝锂合金粉末应用于基于激光选区熔化技术成型的3D打印中，所述铝锂合金粉末激光选区熔化技术成型，然后再经热处理得到铝锂合金件。
10.根据权利要求9所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末的应用，其特征在于，所述激光选区融化技术成形参数为：实体扫描功率为180-300W，实体扫描速度为900-1300mm/s，层厚选定0.03-0.04mm，扫描间距选定0.1-0.2mm；
...【技术特征摘要】
1.一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末，其特征在于，所述铝锂合金粉末按照质量百分比计包括：li：0.6～1.5％，cu：2.5～4.0％，mg：0.2～0.8％，zr：0.1～0.3％，ag：0.1～0.5％，fe<0.1％，si<0.05％，ti<0.08％，zn<0.08％，余量为al。
2.根据权利要求1所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末，其特征在于，所述铝锂合金粉末按照质量百分比计包括：li：1.0～1.5％，cu：3.0～4.0％，mg：0.4～0.6％，zr：0.1～0.2％，ag：0.3～0.4％，fe<0.1％，si<0.05％，ti<0.08％，zn<0.08％，余量为al。
3.根据权利要求1所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末，其特征在于，所述铝锂合金粉末中，cu和li的质量比为(3-4.5)：1。
4.根据权利要求1所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末，其特征在于，所述铝锂合金粉末中，mg和ag的质量比为(1.3-2)：1。
5.一种根据权利要求1-4任意一项所述一种激光选区熔化技术成形用铝锂合金粉末的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：按照所述铝锂合金的成分要求制备合金铸锭，然后再依次经过熔炼、雾化、筛分得到铝锂合金粉末。
6.根据权利要求5所述一种激光选区熔化技术...
【专利技术属性】
技术研发人员：王超，高正江，张飞，马腾，陈欣，陈春潮，张青柳，张倩，
申请(专利权)人：中航迈特增材科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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