一種超高強鋁合金粉制造技術

本發明專利技術公開了一種超高強鋁合金粉，按質量百分比計，其元素組分和含量為：Zn：10.0～20.0wt.％，Cu：4.0～8.0wt.％，Hf：2.0～6.0wt.％，Yb：0.5～2.0wt.％，Mg：0.5～1.5wt.％，Ti：0.2～0.5wt.％，Ta：0.05～0.2wt.％，Zr：0.1～0.5wt.％，Fe：≤0.05wt.％，Si：≤0.05wt.％，Ni：≤0.05wt.％，余量為Al，鋁合金粉的粒徑為5～50μm。超高強鋁合金粉為球形、鋁合金粉粒徑小、鋁合金成分元素中種類較少，非常適合航空用高強度鋁合金零部件的粉末冶金或3D打印工藝成形，獲得的鋁合金零部件力學性能優異，可以替代部分航空飛行器中使用的鈦合金或高強鋼材料。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鋁合金粉，尤其是一種航空飛行器承力構件用超高強鋁合金粉。
技術介紹
當前，民用或軍用飛機上大量使用鈦合金或高強鋼作為重要承力構件的材料。如Boeing-777在起落架及支柱、安定面接頭、緊固件等零部件上使用了 TilO_2_3、Ti β 21S等鈦合金，這些鈦合金具有較高的強度，其強度水平可接近或超過lOOOMPa。但由于鈦合金的原材料成本高及加工工藝的復雜性，造成了鈦合金零部件的高昂價格。鋁合金密度低(僅為2.7g/cm3)，是鈦合金密度的60%，是鋼鐵密度的35%，在同等級材料強度的情況下，采用鋁合金材料的航空飛行器構件可獲得更高的比強度，并有效減輕飛行器的質量，使飛行器獲得更優越的機動性和燃油效率。同時，鋁合金的原材料的生產和后續制造加工的成本也遠低于鈦合金。因此，采用高強、超高強鋁合金替代鈦合金或鋼鐵作為航空重要承力構件的材料是一個較好的低成本、高性價比的解決方案。由于粉末冶金及3D打印成形方法具有制品無成分偏析、組織和性能均勻、材料利用率高、適宜復雜形狀零部件的近凈成形、機加工量小等優點，是高性能、高質量航空飛行器零部件的優選和高效的制備加工方法之一。如CN102676958B的專利技術專利“一種高性能粉末冶金耐熱鋁合金的制備方法”公開一種高速壓制成形制備粉末冶金鋁合金部件的方法。此外，CN104862554A的專利技術專利“一種航空航天用高強高韌鋁合金及其制備方法”公開一種航空航天用高強高韌鋁合金材料，CN104862556A的專利技術專利“一種航空航天用高強高抗應力腐蝕鋁合金及其制備方法”也公開一種航空航天用高強高抗應力腐蝕鋁合金材料，上述專利的不足之處是合金中使用了 Sc、In、Ag等昂貴元素，合金的抗拉強度為760?780Mpa，距替代鈦合金和高強鋼材料仍有差距，同時，專利技術中的合金制備涉及復雜熔鑄和熱處理工藝，不適宜近凈成形的粉末冶金工藝材料的制備。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種航空飛行器承力構件用超高強鋁合金粉，超高強鋁合金粉需為球形、鋁合金粉粒徑小、鋁合金成分元素中種類較少。為實現上述目的，本專利技術是通過以下技術方案實現的:—種超高強鋁合金粉，按質量百分比計，鋁合金粉中元素的組分含量為:Zn:10.0 ?20.0wt.%, Cu:4.0 ?8.0wt.%，Hf:2.0 ?6.0wt.%，Yb:0.5 ?2.0wt.%, Mg:0.5 ?1.5wt.%, T1:0.2 ?0.5wt.%, Ta:0.05 ?0.2wt.%，Zr:0.1 ?0.5wt.%, Fe:(0.05wt.%, Si 0.05wt.%, N1:彡 0.05wt.%，余量為 Al。超高強鋁合金粉的第一優選方案，其粒徑為5?50 μ m。與最接近的現有技術比，本專利技術提供的航空飛行器承力構件用超高強鋁合金粉具有以下優點:超高強鋁合金粉為球形、鋁合金粉粒徑小、鋁合金成分元素中種類較少，非常適合航空用高強度鋁合金零部件的粉末冶金或3D打印工藝成形，獲得的鋁合金零部件力學性能優異，可以替代部分航空飛行器中使用的鈦合金或高強鋼材料。【具體實施方式】下面將結合實施例，對本專利技術的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。實施例1:招合金粉中的元素的組分含量為:Zn:10.0wt.%，Cu:8.0wt.%，Hf:3.4wt.%，Yb:0.8wt.%, Mg: 1.lwt.%, T1:0.5wt.%, Ta:0.12wt.%, Zr:0.lwt.%, Fe:0.03wt.%,Si:0.02wt.%, Ni:0.05wt.%，余量為Al，鋁合金粉的粒徑為50 μm。使用上述鋁合金粉并利用粉末冶金的熱等靜壓、燒結工藝制造了安定面接頭部件，從部件上切取拉伸試樣，按照GB/T 228-2010標準在室溫條件下測定了試樣的力學性能為:抗拉強度827MPa、屈服強度654MPa、延伸率8.7%。實施例2:鋁合金粉中的元素的組分含量為:Zn:12.3wt.%, Cu:5.lwt.%, Hf:5.2wt.Yb:2.0wt.%, Mg:0.8wt.%, T1:0.2wt.%, Ta:0.05wt.%, Zr:0.2wt.%, Fe:0.02wt.%,Si:0.03wt.%, Ni:0.0lwt.%，余量為Al，鋁合金粉的粒徑為25 μm。使用上述鋁合金粉并利用粉末冶金的熱等靜壓、燒結工藝制造了安定面接頭部件，從部件上切取拉伸試樣，按照GB/T 228-2010標準在室溫條件下測定了試樣的力學性能為:抗拉強度841MPa、屈服強度669MPa、延伸率10.2%。實施例3:招合金粉中的元素的組分含量為:Zn:14.7wt.%，Cu:4.0wt.%，Hf:2.0wt.%，Yb:0.5wt.%, Mg:0.5wt.%, T1:0.3wt.%, Ta:0.09wt.%, Zr:0.3wt.%, Fe:0.05wt.%,Si:0.0lwt.%,Ni:0.04wt.%，余量為Al，鋁合金粉的粒徑為30 μm。使用上述鋁合金粉并利用粉末冶金的熱等靜壓、燒結工藝制造了安定面接頭部件，從部件上切取拉伸試樣，按照GB/T 228-2010標準在室溫條件下測定了試樣的力學性能為:抗拉強度864MPa、屈服強度687MPa、延伸率12.6%。實施例4:鋁合金粉中的元素的組分含量為:Zn:20.0wt.%, Cu:6.9wt.%, Hf:6.0wt.Yb:1.6wt.%, Mg:1.5wt.%, T1:0.3wt.%, Ta:0.2wt.%, Zr:0.5wt.%, Fe:0.02wt.%,Si:0.05wt.%,Ni:0.02wt.%，余量為Al，鋁合金粉的粒徑為5 μm。使用上述鋁合金粉并利用選擇性激光燒結(SLS)工藝制造了安定面接頭部件，從部件上切取拉伸試樣，按照GB/T 228-2010標準在室溫條件下測定了試樣的力學性能為:抗拉強度907MPa、屈服強度708MPa、延伸率15.3%。以上實施例僅用以說明本專利技術的技術方案而非對其限制，所屬領域的普通技術人員應當理解，參照上述實施例可以對本專利技術的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，這些未脫離本專利技術精神和范圍的任何修改或者等同替換均在申請待批的權利要求保護范圍之內。【主權項】1.一種超高強鋁合金粉，其特征在于，按質量百分比計，所述鋁合金粉中元素的組分含量為:Zn:10.0 ?20.0wt.%，Cu:4.0 ?8.0wt.%，Hf:2.0 ?6.0wt.%，Yb:0.5 ?2.0wt.%，Mg:0.5 ?1.5wt.%，T1:0.2 ?0.5wt.%, Ta:0.05 ?0.2wt.%，Zr:0.1 ?0.5wt.% ? Fe 0.05wt.% ? Si 0.05wt.% ? Ni 0.05wt.%，余量為 A1。2.根據權利要求1所述的超高強鋁合金粉，其特征在于，所述鋁合金粉的粒徑為5?50μ mD【專利摘要】本專利技術公開了一種超高強鋁合金粉，按質量百分比計，其元素組分和含量為：Zn：10.0～20.0wt.％，Cu：4.0～8本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超高強鋁合金粉，其特征在于，按質量百分比計，所述鋁合金粉中元素的組分含量為：Zn：10.0～20.0wt.％，Cu：4.0～8.0wt.％，Hf：2.0～6.0wt.％，Yb：0.5～2.0wt.％，Mg：0.5～1.5wt.％，Ti：0.2～0.5wt.％，Ta：0.05～0.2wt.％，Zr：0.1～0.5wt.％，Fe：≤0.05wt.％，Si：≤0.05wt.％，Ni：≤0.05wt.％，余量為Al。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李振民，胡玉，楊紅強，
申請(專利權)人：艾瑞福斯特北京技術開發有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11