[发明专利]一种铝合金粉末及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于选区激光熔化成形的铝合金粉末，该铝合金的质量百分数组成为Cu：3.7％‑4.3％，Li：0.8％‑1.2％，Mg：0.25‑0.8％，Ag：0.25‑0.6％，Sc：0.2％‑1.0％，Zr：0.1％‑0.5％，其余为Al及不可去除的杂质元素。本发明所得部分合金样品表面光滑、无明显裂纹，致密度高，经过热处理后抗拉强度580MPa，屈服强度525MPa，延伸率7％，达到了令人满意的强度和韧性的综合性能。在航空航天领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种铝合金粉末及其制备方法，所述铝合金粉末特别适用于选取激光熔化的加工方式。

技术背景

选区激光熔化技术(SLM)是一种利用金属粉末逐层熔化制备金属零件的工艺，和传统生产方法相比，SLM技术可以一体成型完全致密的近净成形构件,解决了许多复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期，因此，激光增材制造技术得到了迅速的发展，并在工业上得到了应用。铝合金激光增材制造在汽车、航空航天、和海事在内的各种现代产业高性能复杂零件制造领域已变得越来越重要。

目前针对铝合金材料增材制造，使用的粉末材料比较固定，一般为AlSi10Mg、AlSi7Mg、AlSi12等铝硅合金居多，由于有较好的焊接性能，增材制造工艺比较成熟。但由于AlSi系列合金力学性能不高，导致增材制造的零件力学性能也不足，不能满足目前对铝合金增材制造零件高强度的要求。近年来许多研究机构开展了高强铝合金粉末的研发，稀土增强铝合金体系是研发重点，其抗拉强度可突破500MPa，但其密度与刚度较一般的AlSi系列合金无明显优势。

铝锂合金具有密度低、强度高、弹性模量高且损伤容限性优良等特点，用它替代常规铝合金材料，能够使航天构件的密度降低3％，重量减少10％～15％，刚度提高15％～20％，因此被认为是航空航天较为理想的结构材料。

目前采用选区激光熔化成形技术打印常规铝锂合金材料容易出现微裂纹、强度低等问题，限制了铝锂合金增材制造技术的推广及应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于选区激光熔化成形的铝合金粉末，该铝合金的质量百分数组成为Cu：3.7％-4.3％，Li：0.8％-1.2％，Mg：0.25-0.8％，Ag：0.25-0.6％，Sc：0.2％-1.0％，Zr：0.1％-0.5％，其余为Al及不可去除的杂质元素。

根据本发明提供的铝合金粉末，所述铝合金粉末的Sc和Zr元素质量百分数比例为2:1。

根据本发明提供的铝合金粉末，在一些优选的实施方式中，所述铝合金粉末中Mg的含量为0.3-0.4％。

根据本发明提供的铝合金粉末，在一些优选的实施方式中，所述铝合金粉末中Ag的添加量比例为0.4-0.5％。

本发明还提供一种用于增材制造的铝合金粉末的制备方法，具体包括以下步骤：

S1、向中频炉内的坩埚中加入铝锭，并对铝锭进行预热，预热温度为350-450℃；

S2、将熔炼室的温度升高至700-850℃，使铝锭熔化，熔化开始后向熔炼室通入氩气，使熔炼室压力为0.6-0.9MPa；

S3、加大中频炉的功率，使坩埚内熔体温度达到1150-1300℃，加入纯铜锭、纯锆、纯银，保温8-15min；

S4、调低中频炉的功率，使坩埚降温至800-900℃，熔炼室压力调节至0.3-0.7MPa，加入Al-Sc中间合金和Al-Li中间合金，待中间合金熔化完全后，保温5-15min；

S5、进一步调低中频炉的功率，使坩埚内熔体温度至700-790℃，熔炼室压力调节至0.05-0.15MPa，加入纯镁锭；

S6、待合金原料完全熔化后，将坩埚保持在780-820℃；