一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法技術

本發明專利技術屬于金屬及合金粉末制備技術領域，涉及一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法。其特征在于，制備的步驟如下：超音速氣體霧化和超聲波振動篩分。本發明專利技術利用國產設備條件提供了一種適用于3D打印的AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法。該方法所制備的粉末具有過程污染小、純度高、氧含量低、粒度控制精確和成本低等優點，不僅可以滿足3D打印工藝的要求，而且可以實現對進口粉末的替代。

【技術實現步驟摘要】
一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法
本專利技術屬于金屬及合金粉末制備
，涉及一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法。
技術介紹
激光選區熔化成形技術(SelectiveLaserMelting，SLM)是目前一種比較成熟、已實現商業化應用的3D打印技術(AdditiveManufacturing，AM)。該技術是以超細金屬粉末為原材料、利用3DCAD數模和專用激光束能設備自動控制、層層鋪粉和熔化，制造零(部)件的先進工藝。該技術可用來直接成形中空、薄壁、形狀復雜、點陣拓撲結構的零(部)件。激光選區熔化成形技術的熔化掃描速度通常達到500mm/s～2000mm/s，單層粉末厚度20μm～100μm，掃描熔化深度(間距)～170μm。粉末熔化后的冷卻速率通常達到104K/s～105K/s。為保證制件的力學性能，要求采用超細合金粉末。目前AlSi10Mg鋁合金超細粉在3D打印領域已廣泛應用，但國內3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉均依賴進口。通過檢索，并未發現關于3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉制備方法及相應工藝參數的公開文獻。因此，本專利技術針對3D打印對AlSi10Mg鋁合金超細粉的要求，利用自主研發的國產真空霧化爐、超聲波振動篩分機，通過開展一系列的試驗和過程控制研究，摸索了3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法及其工藝參數，實現了該粉末的制備。通過3D打印試驗，驗證了采用該方法制備的AlSi10Mg鋁合金超細粉能夠滿足3D打印工藝要求，從而解決了進口粉末成本高、采購周期長等問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是：利用國產設備條件，提供一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法。該方法制備的AlSi10Mg鋁合金超細粉不僅可以滿足3D打印工藝的要求，而且相比進口粉末具有成本低的特點，可以實現對進口粉末的替代。本專利技術的技術方案是：一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法，所制備的AlSi10Mg鋁合金超細粉各成分的重量百分比為：Si：9％～11％；Mg：0.25％～0.45％；Al：余量；雜質元素含量為：O：≤0.12％；Fe：≤0.55％；Ti：≤0.15％；Zn：≤0.10％；Cu：≤0.05％；Ni：≤0.05％；Mn：≤0.45％；Pb：≤0.05％；Sn：≤0.05％；其特征在于，制備的步驟如下：1、超音速氣體霧化：采用精鋁錠、原生鎂錠、鋁硅中間合金錠配制爐料，利用真空霧化爐實現合金熔液霧化，霧化溫度為740℃～820℃，霧化壓力為1MPa～3MPa，得到AlSi10Mg鋁合金超細粉的霧化原粉；2、超聲波振動篩分：利用超聲波振動篩分設備對AlSi10Mg鋁合金超細粉的霧化原粉進行篩分。選用不銹鋼篩網的規格為250目、270目、300目、325目和500目。篩分時對篩網施加超聲波振動，篩分后得到AlSi10Mg鋁合金超細粉。本專利技術的優點是：利用國產設備條件，提供了一種適用于3D打印的AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法。該方法所制備的粉末具有過程污染小、純度高、氧含量低、粒度控制精確和成本低等優點，可以滿足3D打印工藝的要求。附圖說明圖1是本專利技術制備的AlSi10Mg鋁合金超細粉的掃描電子顯微鏡下觀察的形貌(500X)。具體實施方式下面對本專利技術做進一步詳細說明。一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法，所制備的AlSi10Mg鋁合金超細粉各成分的重量百分比為：Si：9％～11％；Mg：0.25％～0.45％；Al：余量；雜質元素含量為：O：≤0.12％；Fe：≤0.55％；Ti：≤0.15％；Zn：≤0.10％；Cu：≤0.05％；Ni：≤0.05％；Mn：≤0.45％；Pb：≤0.05％；Sn：≤0.05％；其特征在于，制備的步驟如下：1、超音速氣體霧化：按配料成分，采用精鋁錠、原生鎂錠、鋁硅中間合金錠配制爐料。利用真空霧化爐，在先抽真空并加以高純度氮氣保護的氣氛中對爐料進行熔煉。熔煉充分后，利用高純度氮氣進行合金熔液霧化。霧化溫度為740℃～820℃，霧化壓力為1MPa～3MPa。從而得到AlSi10Mg鋁合金超細粉的霧化原粉。2、超聲波振動篩分：利用超聲波振動篩分設備對AlSi10Mg鋁合金超細粉的霧化原粉進行篩分。根據用戶對粉末粒度的要求，采用相應規格的標準不銹鋼篩網進行篩分。通常選用250目、270目、300目或325目與500目不銹鋼篩網搭配成篩網組。這種篩網組由兩種不同規格的篩網按照“自下而上依網孔尺寸由小到大”的順序組裝而成。通過對篩網面施加90～100Hz超聲波振動，最終獲得“大網孔尺寸篩網的篩下物、小網孔尺寸篩網的篩上物”為3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉。實施例1按配料成分，采用精鋁錠(純度≥99.99％)、原生鎂錠(純度≥99.95％)和AlSi12A中間合金錠(Si含量為12％)配制爐料。利用真空霧化爐，在先抽真空并加以高純度氮氣保護的氣氛中對爐料進行熔煉。熔煉充分后，利用高純度氮氣進行合金熔液霧化。霧化溫度為800℃，霧化壓力為2.5MPa。從而獲得AlSi10Mg鋁合金超細粉的霧化原粉。霧化完成后，利用超聲波振動篩分設備對AlSi10Mg鋁合金超細粉的霧化原粉進行篩分。根據用戶對粉末粒度的要求，選用300目和500目不銹鋼篩網，按照500目篩網在下、300目篩網在上的順序安裝篩網。在99.9Hz頻率的超聲波振動下，將霧化粉末過篩，獲得-300目+500目規格的AlSi10Mg鋁合金超細粉。根據HB6731規定的方法測定AlSi10Mg鋁合金超細粉中Si、Mg、Fe、Ti、Zn、Cu、Ni、Mn、Pb、Sn元素含量，根據GB/T5158.4規定的方法測定AlSi10Mg鋁合金超細粉中的O含量；利用Mastersizer2000型激光粒度分析儀檢測AlSi10Mg鋁合金超細粉的粒度。表1為AlSi10Mg粉末的化學成分實測結果，表2為AlSi10Mg粉末的粒度實測結果。表1AlSi10Mg鋁合金超細粉的化學成分表2AlSi10Mg鋁合金超細粉的粒度牌號d(0.1)/μmd(0.5)/μmd(0.9)/μmAlSi10Mg17.01031.38752.331實施例2按配料成分，采用精鋁錠(純度≥99.99％)、原生鎂錠(純度≥99.95％)和AlSi12A中間合金錠(Si含量為12％)配制爐料。利用真空霧化爐，在先抽真空并加以高純度氮氣保護的氣氛中對爐料進行熔煉。熔煉充分后，利用高純度氮氣進行合金熔液霧化。霧化溫度為740℃，霧化壓力為1.5MPa。從而獲得AlSi10Mg鋁合金超細粉的霧化原粉。霧化完成后，利用超聲波振動篩分設備對AlSi10Mg鋁合金超細粉的霧化原粉進行篩分。根據用戶對粉末粒度的要求，選用250目和500目不銹鋼篩網，按照500目篩網在下、250目篩網在上的順序安裝篩網。在90Hz頻率的超聲波振動下，將霧化粉末過篩，獲得-250目+500目規格的AlSi10Mg鋁合金超細粉。根據HB6731規定的方法測定AlSi10Mg鋁合金超細粉中Si、Mg、Fe、Ti、Zn、Cu、Ni、Mn、Pb、Sn元素含量，根據GB/T5158.4規定的方法測定AlSi10Mg本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法，所制備的AlSi10Mg鋁合金超細粉各成分的重量百分比為：Si：9％～11％；Mg：0.25％～0.45％；Al：余量；雜質元素含量為：O：≤0.12％；Fe：≤0.55％；Ti：≤0.15％；Zn：≤0.10％；Cu：≤0.05％；Ni：≤0.05％；Mn：≤0.45％；Pb：≤0.05％；Sn：≤0.05％；其特征在于，制備的步驟如下：1.1、超音速氣體霧化：采用精鋁錠、原生鎂錠、鋁硅中間合金錠配制爐料，利用真空霧化爐實現合金熔液霧化，霧化溫度為740℃～820℃，霧化壓力為1MPa～3MPa，得到AlSi10Mg鋁合金超細粉的霧化原粉；1.2、超聲波振動篩分：利用超聲波振動篩分設備對AlSi10Mg鋁合金超細粉的霧化原粉進行篩分。選用不銹鋼篩網的規格為250目、270目、300目、325目和500目。篩分時對篩網施加超聲波振動，篩分后得到AlSi10Mg鋁合金超細粉。

【技術特征摘要】
1.一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細粉的制備方法，所制備的AlSi10Mg鋁合金超細粉各成分的重量百分比為：Si：9％～11％；Mg：0.25％～0.45％；Al：余量；雜質元素含量為：O：≤0.12％；Fe：≤0.55％；Ti：≤0.15％；Zn：≤0.10％；Cu：≤0.05％；Ni：≤0.05％；Mn：≤0.45％；Pb：≤0.05％；Sn：≤0.05％；其特征在于，制備的步驟如下：1.1、超音速氣體霧...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐鵬鈞，何天兵，何曉磊，李沛勇，陳軍洲，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司北京航空材料研究院，
類型：發明
國別省市：北京,11