本發(fā)明涉及合金，具體涉及一種鋁合金粉末、增材制造鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著增材制造應(yīng)用的發(fā)展，越來越多的棘手應(yīng)用問題得到解決。在航天領(lǐng)域，燃料推進(jìn)劑的支架設(shè)計(jì)，在燃料的組合多樣性以及推進(jìn)器的回收再利用方面有著舉足輕重的作用。激光增材制造工藝的發(fā)展為設(shè)計(jì)端提供了更開闊的思路，為設(shè)計(jì)自由度的解放提供了很好的解決方案。

2、現(xiàn)有鋁合金材料中僅有部分al-si及al-mg系合金能夠進(jìn)行激光增材成型，雖然性能較為優(yōu)異，但面對(duì)需要燃燒的特殊需求，現(xiàn)有材料無一能夠勝任。因此，亟待開發(fā)一種具有低燃點(diǎn)、高燃燒值的可打印鋁合金材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金粉末、增材制造鋁合金及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中激光增材成型的al-si合金及al-mg合金無法滿足低燃點(diǎn)、高燃燒值要求的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的第一方面在于提供一種鋁合金粉末，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括如下組分：

3、mg：1.0wt％～4.0wt％，li：0.5wt％～2.0wt％，ga：0.8wt％～2.0wt％，si：0.3wt％～1.0wt％，zn：0.5wt％～1.0wt％，sn：0.8wt％～2.0wt％，余量為al；

4、其中，mg與li的質(zhì)量比為(1～3)：1。

5、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：通過本發(fā)明提供的鋁合金粉末，具體為，所述鋁合金粉末按質(zhì)量百分比計(jì)，包括如下組分：mg：1.0wt％～4.0wt％，li：0.5wt％～2.0wt％，ga：0.8wt％～2.0wt％，si：0.3wt％～1.0wt％，zn：0.5wt％～1.0wt％，sn：0.8wt％～2.0wt％，余量為al；其中，mg與li的質(zhì)量比為(1～3)：1，通過鋁合金粉末的配比設(shè)置，提高鋁合金的強(qiáng)度和延展性，并且降低材料密度，降低燃點(diǎn)，提高材料的燃燒值，且使用所述粉末打印成型的燃料支架在航空器點(diǎn)火后能夠基本燃盡，實(shí)現(xiàn)航空器燃料載具的重復(fù)裝填、使用，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中激光增材成型的al-si合金及al-mg合金無法滿足低燃點(diǎn)、高燃燒值要求的技術(shù)問題。

6、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述鋁合金粉末的原料包括鋁鎂合金、鋁鋰合金、鋁鎵合金、鋁硅合金、鋁鋅合金、鋁錫合金的任意一種或任意組合制成的合金棒。

7、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述合金棒的尺寸為300mm～600mm。

8、本發(fā)明的第二方面在于提供一種鋁合金粉末的制備方法，所述制備方法用于制備上述鋁合金粉末，所述制備方法包括：

9、稱取預(yù)設(shè)比例的合金棒，將所述合金棒分為第一預(yù)設(shè)比例的第一合金棒和第二預(yù)設(shè)比例的第二合金棒，將所述第一合金棒置于熔煉裝置中，當(dāng)真空度達(dá)到預(yù)設(shè)真空度以下時(shí)，通入惰性氣體至大氣壓，以預(yù)熱溫度預(yù)熱預(yù)設(shè)時(shí)間；

10、在預(yù)設(shè)熔煉溫度下熔煉成合金液滴，垂直滴入霧化盤體的中心導(dǎo)液管中，在霧化氣體壓力的作用下從霧化盤體的環(huán)縫中高速射出，破碎為金屬熔滴；

11、將金屬熔滴經(jīng)冷卻、凝固形成原始粉末，將所述原始粉末經(jīng)分級(jí)、烘干得到初級(jí)粉末；

12、將所述第二合金棒進(jìn)行破碎、球磨成第二球形合金粉，再在所述初級(jí)粉末上激光熔覆所述第二球形合金粉，得到鋁合金粉末。

13、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述預(yù)設(shè)真空度為60pa，所述預(yù)熱溫度為300℃～450℃，所述預(yù)設(shè)時(shí)間為20min～40min，所述預(yù)設(shè)熔煉溫度為750℃～950℃，所述霧化氣體為惰性氣體。

14、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述霧化盤體的環(huán)縫出氣角度小于37°。

15、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述第一預(yù)設(shè)比例的合金棒包括：mg：1.0wt％～4.0wt％，li：0.5wt％～2.0wt％，ga：0.8wt％～2.0wt％，si：0.3wt％～1.0wt％，zn：0.1wt％～0.5wt％，sn：0.8wt％～2.0wt％；

16、所述第二預(yù)設(shè)比例的合金棒包括：zn：0.2wt％～0.7wt％。

17、本發(fā)明的第三方面在于提供一種增材制造鋁合金，所述增材制造鋁合金包括上述鋁合金粉末。

18、本發(fā)明的第四方面在于提供一種增材制造鋁合金的制備方法，所述增材制造鋁合金的制備方法用于制備上述增材制造鋁合金，所述制備方法包括：

19、將鋁合金粉末作為打印材料，輸入至預(yù)設(shè)光纖激光slm打印機(jī)中，經(jīng)過打印成型、退火、線切割、表面處理得到增材制造鋁合金。

20、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述光纖激光slm打印機(jī)的預(yù)熱溫度為10℃～75℃，激光功率為150w～220w，所述光纖激光slm打印機(jī)的掃描速度為800mm/s～1300mm/s，掃描間距為0.15mm～0.5mm，掃描層厚為0.03mm～0.06mm，區(qū)域重疊設(shè)定為0.19mm。

技術(shù)特征：

1.一種鋁合金粉末，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，包括如下組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金粉末，其特征在于，所述鋁合金粉末的原料包括鋁鎂合金、鋁鋰合金、鋁鎵合金、鋁硅合金、鋁鋅合金、鋁錫合金的任意一種或任意組合制成的合金棒。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁合金粉末，其特征在于，所述合金棒的尺寸為300mm～600mm。

4.一種鋁合金粉末的制備方法，其特征在于，所述制備方法用于制備權(quán)利要求1-3任一所述的鋁合金粉末，所述制備方法包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁合金粉末的制備方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)真空度為60pa，所述預(yù)熱溫度為300℃～450℃，所述預(yù)設(shè)時(shí)間為20min～40min，所述預(yù)設(shè)熔煉溫度為750℃～950℃，所述霧化氣體為惰性氣體。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁合金粉末的制備方法，其特征在于，所述霧化盤體的環(huán)縫出氣角度小于37°。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁合金粉末的制備方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)比例的合金棒包括：mg：1.0wt％～4.0wt％，li：0.5wt％～2.0wt％，ga：0.8wt％～2.0wt％，si：0.3wt％～1.0wt％，zn：0.1wt％～0.5wt％，sn：0.8wt％～2.0wt％；

8.一種增材制造鋁合金，其特征在于，所述增材制造鋁合金包括權(quán)利要求1-3任一所述的鋁合金粉末。

9.一種增材制造鋁合金的制備方法，其特征在于，所述增材制造鋁合金的制備方法用于制備權(quán)利要求8所述的增材制造鋁合金，所述制備方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的增材制造鋁合金的制備方法，其特征在于，所述光纖激光slm打印機(jī)的預(yù)熱溫度為10℃～75℃，激光功率為150w～220w，所述光纖激光slm打印機(jī)的掃描速度為800mm/s～1300mm/s，掃描間距為0.15mm～0.5mm，掃描層厚為0.03mm～0.06mm，區(qū)域重疊設(shè)定為0.19mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鋁合金粉末、增材制造鋁合金及其制備方法，涉及合金技術(shù)領(lǐng)域，所述鋁合金粉末按質(zhì)量百分比計(jì)，包括如下組分：Mg：1.0wt％～4.0wt％，Li：0.5wt％～2.0wt％，Ga：0.8wt％～2.0wt％，Si：0.3wt％～1.0wt％，Zn：0.5wt％～1.0wt％，Sn：0.8wt％～2.0wt％，余量為Al，本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中激光增材成型的Al?Si合金及Al?Mg合金無法滿足低燃點(diǎn)、高燃燒值要求的技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：趙春祿,胡萬謙,李振民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西寶航新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10