[发明专利]一种用于3D打印的稀土铝合金丝材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于3D打印的稀土铝合金丝材及其制备方法，该稀土铝合金丝材中，Mg含量为3‑5wt%，RE含量为0.4‑1.2wt%，Zr含量为0.1‑1.0wt%，Mn含量为0.1‑1.0wt%，Ti含量为0.05‑0.25wt%，O含量≤0.05wt%，N含量≤0.02wt%，H含量≤0.01wt%，余量为Al及不可避免的杂质；其中，所述Mn含量与RE含量之比为0.5～1：1，所述Zr含量与RE含量之比为0.2～1：1。本发明在铝镁合金成分的基础上加入稀土及锆元素，细化晶粒，同时产生Al₃（REZr）析出强化，用于3D打印机上送丝顺畅不易断裂，强度高，保证制品打印的精度；打印后的零件致密度高、具有良好的力学性能及耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉及一种用于3D打印的稀土铝合金丝材及其制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

3D打印是一种先进的数字化制造技术，它通过逐层堆积的方式来制造三维实体零件。激光3D打印技术作为3D打印的一个研究热点，具有材料利用率高、加工柔性高、加工周期短以及不受零件几何外形限制等优点，尤其适合制造小批量、形状复杂的零件，在航空航天、医疗、汽车、船舶、核电等领域有着广泛的应用前景。

金属材料增材制造可分为送粉/铺粉和送丝两种工艺方式，其中基于金属粉末的增材制造成形精度高，适合加工形状复杂的小型构件，但材料利用率低，而且粉末对环境有一定的污染，同时存在操作环境要求较高的问题；目前，国内外铝合金打印材料主要以粉末材料为主，成分主要为AlSi₁₀Mg及AlSi₁₂两种，存在打印制品强度不高(σ_b350Mpa)，成型尺寸小等问题。相比之下，送丝增材制造的材料利用率很高，无污染，更加经济实用，适合加工大尺寸构件，是与粉末增材制造技术优势互补的加工方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于3D打印的稀土铝合金丝材及其制备方法，该稀土铝合金丝材力学性能优异，不易断裂，且保证3D打印过程中送丝顺畅进行。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种用于3D打印的稀土铝合金丝材，所述稀土铝合金丝材的直径为0.5～2mm，抗拉强度320Mpa，进一步为350-550MPa，屈服强度300Mpa，进一步为325-500MPa；该稀土铝合金丝材中，Mg含量为3-5wt％，RE含量为0.4-1.2wt％，Zr含量为0.1-1.0wt％，Mn含量为0.1-1.0wt％，Ti含量为0.05-0.25wt％，O含量≤0.05wt％，N含量≤0.02wt％，H含量≤0.01wt％，余量为Al及不可避免的杂质；其中，所述Mn含量与RE含量之比为0.5～1：1，所述Zr含量与RE含量之比为0.2～1：1。

合金中的Mn部分固溶于基体Al，其余以MnAl₆相的形式存在于组织中。Mn可以提高合金的再结晶温度，组织晶粒粗化，提高合金强度，同时添加Mn可以使Mg在基体中的溶解度降低，减少打印中的裂纹倾向，提高3D打印件和焊丝的强度。

在稀土铝合金中添加Zr可以形成Al₃(RE,Zr)粒子，该粒子可以有效提高合金性能，相比Al₃RE和Al₃Zr粒子，Al₃(RE,Zr)粒子具有更佳的强化效果和稳定性。

进一步地，该稀土铝合金丝材中，Mg含量为3-5wt％，RE含量为0.4-1.2wt％，Zr含量为0.08-1.2wt％，Mn含量为0.2-1.2wt％，Ti含量为0.05-0.25wt％，O含量≤0.05wt％，N含量≤0.02wt％，H含量≤0.01wt％，余量为Al及不可避免的杂质

进一步地，所述RE为Er、Yb、Y、Sc、Tb、Ce、Sm中的一种或多种。优选地，所述RE为Er、Y、Sc中的一种或多种。

优选的，Mn含量为0.3～0.7wt％。