[发明专利]耐热铝合金粉末材料、制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种耐热铝合金粉末材料、制备方法及应用，所述粉末材料中主要合金元素的质量分数为：Si：6.0～12wt％，Fe：2.0～5.0wt％，Ni：1.0～3.0wt％，Mn：1.0～4.0wt％，余量为Al。本发明的粉末材料组织均匀、无明显偏析，室温、高温力学性能达到了耐温增材制造提出的苛刻要求，本发明的粉末材料在高温下，尤其是200‑250℃温度下，性能表现优异。此外，本发明无需添加稀土元素或复杂工艺包敷，成本更低，能够满足工业生产。

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，特别是涉及一种耐热铝合金粉末材料、制备方法及应用。

背景技术

随着增材制造技术的发展，使其应用到越来越多的领域当中，但受制于材料发展缓慢，例如，传统耐热铝合金无法应用于增材制造工艺，导致增材制造的进一步应用受到限制。尤其是高温应用环境，不仅要求轻质、耐高温，而且对结构设计提出了更高的要求，因此，发展具备耐高温以及高稳定性的铝合金材料迫在眉睫。

现有技术中，中南大学开发出一种铝镍(Al-Ni)合金材料，但该材料室温强度不够高，且几乎没有塑性，呈现明显脆性断裂；此外，该材料高温强度不强，材料抗蠕变的能力较差，无法进行实际应用。美国橡树岭实验室开发出一种铝锰铝铈(Al-Mn-Ce)合金材料，但该材料需要加入稀土元素，受制于成本因素，导致很难进行工业生产。此外，现有技术多选用混粉技术制作粉末材料，粉末均匀性存在较大问题，性能很难稳定，难以实现工业生产。

发明内容

本发明的目的在于提出一种耐热铝合金粉末材料、制备方法及应用，以解决现有技术中的粉末材料不具备耐高温、高稳定性以及抗蠕变能力差的问题。

本发明采取的技术方案是：

一种耐热铝合金粉末材料，所述粉末材料中主要合金元素的质量分数为：Si：6.0～12wt％，Fe：2.0～5.0wt％，Ni：1.0～3.0wt％，Mn：1.0～4.0wt％，余量为Al。

本发明的优先技术方案中，所述粉末材料的原料为铝、铝硅合金、铝铁合金、铝镍合金、铝锰合金的组合。

上述耐热铝合金粉末材料的制备方法，包括：

步骤1，称取所需量的原料铝、铝硅合金、铝铁合金、铝镍合金、铝锰合金，并将其置于熔炼装置中；

步骤2，将熔炼装置抽真空，至其真空度≤100Pa，再充入惰性气体至大气压；

步骤3，将铝、铝硅合金、铝铁合金、铝镍合金、铝锰合金置于790～1150℃条件下熔炼成熔炼液后，再将熔炼液置于1000～1300℃条件下保温静置10～15min，制得合金熔液；

步骤4，在熔炼装置中充入惰性气体，将制得的合金熔炼液用高速惰性气流雾化，将其破碎成小液滴后，即可得到原始粉末。

本发明的优先技术方案中，所述方法还包括：

步骤5，将步骤4所得原始粉末批混处理，混粉装粉量为10～30kg/次，混粉速率为200～1000转/分钟，混粉时长为15～30分钟/次。

本发明的优先技术方案中，所述方法还包括：

步骤6，批混处理后的粉末放置在真空干燥箱中进行干燥处理，干燥温度为55～80℃，真空度要求≤1000Pa，烘干时长为6～8h。

本发明的优先技术方案中，所述方法还包括：

步骤7，对干燥处理后的粉末进行分级，分级选用超声波振动筛，过两道筛，第一道选用500-800目筛，加装气流引流，第二道选用200-300目筛，取两道筛中间道次，即可得到符合增材制造成型要求的耐热铝合金粉末材料。