[发明专利]用于3D打印的含TiB2

说明书

一种用于3D打印的含TiB2/TiC的铝锌镁铜系合金粉末及其制法，属于金属基复合材料粉末制备及3D打印领域。该用于3D打印的含TiB₂/TiC的铝锌镁铜系合金粉末，包括以下成分以及各个成分的质量百分比为：TiB₂6～15％；TiC 0～0.5％；Zn 5～10％；Mg 1.5～2.5％；Cu1～2.5％；Zr 0.08～0.15％；Sc 0.1～0.25％；余量为铝及不可避免的杂质；其制备方法为：将合金精炼后，浇铸成铸锭，再加热熔化后，进行气雾化制粉，其采用原位自生法得到的用于3D打印的含TiB₂/TiC的铝锌镁铜系合金粉末，能够具有球形度高、粉末粒度分布集中、TiB₂/TiC颗粒尺寸细小且分布均匀的性能。

技术领域

本发明属于金属基复合材料粉末制备及3D打印技术领域，具体涉及一种用于3D打印的含TiB₂/TiC的铝锌镁铜系合金粉末及其制法。

背景技术

颗粒增强铝基复合材料可以综合铝基体高塑性、高韧性和增强相颗粒高强度、高模量的优点，从而使得整体颗粒增强铝基复合材料具备高比强度、比模量和耐磨性强等优点，因此，在航空航天、交通运输、军工等领域具有广阔的应用前景。目前，制备颗粒增强铝基复合材料主要有外加颗粒法和原位自生法两种方法。其中，外加颗粒法的基本思路为：首先制备增强相颗粒，然后将其加入到铝或铝合金基体中，混合得到颗粒增强铝基复合材料。使用外加颗粒法制备得到的颗粒增强铝基复合材料中，增强相颗粒尺寸较大，且增强相和基体界面结合较差，从而导致颗粒增强铝基复合材料的性能较低。原位自生法制备颗粒增强铝基复合材料的基本思路为：在铝合金熔体中原位自生增强相颗粒，相较于外加颗粒法而言，该方法具有以下优势：(a)增强相颗粒在基体中的热力学稳定性好，减慢了材料在高温服役过程中的退化；(b)增强相颗粒与基体的界面结合更加稳定；(c)增强相颗粒在基体中的分布更加均匀。但是目前高增强相颗粒含量的铝合金，还存在增强相颗粒分布不均匀、存在团聚，尺寸较为粗大等问题。

近年来，金属3D打印技术得到了飞速发展，在航空航天领域中的应用比例也大幅增加。其中，铝基复合材料由于具有独特的优点，有关其3D打印的研究得到了广泛关注。文献(Nature,2017,549:365)表明：铝锌镁铜系合金在3D打印过程中非常容易出现晶粒粗大，热裂等问题，因此，一直以来有关铝锌镁铜合金3D打印的报道相对较少。对于3D打印而言，粉末的粒度分布、球形度及微观组织等对3D打印过程中的组织演变及材料最终性能均有着至关重要的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于3D打印的含TiB₂/TiC的铝锌镁铜系合金粉末及其制法，以满足对高品质铝基复合材料粉末的需求，采用原位自生法得到的用于3D打印的含TiB₂/TiC的铝锌镁铜系合金粉末，具有球形度高、粉末粒度分布集中、TiB₂/TiC颗粒尺寸细小且分布均匀。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明的一种用于3D打印的含TiB₂/TiC的铝锌镁铜系合金粉末的制备方法，包括以下步骤：

(1)根据用于3D打印的含TiB₂/TiC的铝锌镁铜系合金粉末的成分称量原料；其中，用于3D打印的含TiB₂/TiC的铝锌镁铜系合金粉末，包括以下成分以及各个成分的质量百分比为：TiB₂:6～15％；TiC:0～0.5％；Zn:5～10％；Mg:1.5～2.5％；Cu:1～2.5％；Zr:0.08～0.15％；Sc:0.1～0.25％；余量为铝及不可避免的杂质；

将纯铝加热熔化，调节铝熔体温度为730℃～780℃，向铝熔体中加入纯锌、纯铜、Al-Mg中间合金或纯镁、Al-Zr中间合金和Al-Sc中间合金，搅拌并保温30±10min，得到成分均匀的铝锌镁铜系合金熔体；