用于手板增材制造的3D打印鋁合金粉體及其制備方法技術

本發明專利技術涉及鋁合金的技術領域，提供了一種用于手板增材制造的3D打印鋁合金粉體及其制備方法。在用于手板增材制造的3D打印鋁合金粉體中，以質量百分比計，所述鋁合金粉體包括：銅：0.15％至0.4％；鎂：0.2％至4％；錳：0.001％至0.4％；鋅：0.001％至0.5％；鉻：0.04％至0.8％；鈦：0.01％至4％；硅：0.4％至0.8％；鐵：0.6％至0.8％；余量為鋁及不可避免的雜質。本發明專利技術能夠提供一種易于氧化上色，并且不易出現打印開裂問題的3D打印鋁合金粉體。打印開裂問題的3D打印鋁合金粉體。打印開裂問題的3D打印鋁合金粉體。

【技術實現步驟摘要】
用于手板增材制造的3D打印鋁合金粉體及其制備方法


[0001]本專利技術涉及鋁基合金的
，具體涉及一種用于手板增材制造的3D打印鋁合金粉體及其制備方法。

技術介紹

[0002]對于剛研發或設計完成的產品而言，通常需要通過制作手板，來驗證產品的可行性。手板制作是找出設計產品的缺陷、不足、弊端最直接且有效的方式。通過手板制作過程中發現的缺陷進行針對性地改善，可以節約人力和物力，縮短研發周期。
[0003]3D打印是結合了材料、機械、計算機和數控于一體的成形制造技術，制備過程無需模具直接成形，在單件定制與復雜件成形方面可大幅減少材料用量，縮短制造周期，是鑄造、鍛造、焊接等傳統加工方式的重要補充，能夠滿足未來先進成形制造技術的發展要求，廣泛應用于航空航天、船舶、汽車制造等領域。
[0004]近年來，3D打印技術逐漸興起，并在手板加工制作行業中得到了愈加廣泛地應用。目前用于手板增材制造的3D打印材料主要為AlSi10Mg鑄造鋁合金。AlSi10Mg鑄造鋁合金因具有密度小、抗蝕性良好等諸多優點，而在航空、儀表及一般機械中得到相當廣泛地應用。AlSi10Mg鑄造鋁合金3D打印工藝也相對比較成熟，并且AlSi10Mg鑄造鋁合金粉體材料非常容易成形。然而，該材料存在的缺點是其在后續氧化上色工藝上存在難點，材料氧化上色難度大，不均勻，容易剝落。相應地，AlSi10Mg手板件的上色目前還是需要采用噴漆的方式，噴漆方式存在污染大、上色不均勻、容易掉漆的不足，影響手板的品質。
[0005]因此，如何提供一種易于氧化上色，并且不易出現打印開裂問題的3D打印鋁合金粉體，成為了本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現思路

[0006]本專利技術所要解決的技術問題是：如何提供一種易于氧化上色，并且不易出現打印開裂問題的3D打印鋁合金粉體。
[0007]為解決以上問題，本專利技術提供了一種用于手板增材制造的3D打印鋁合金粉體，以質量百分比計，所述鋁合金粉體包括：銅：0.15％至0.4％；鎂：0.2％至4％；錳：0.001％至0.4％；鋅：0.001％至0.5％；鉻：0.04％至0.8％；鈦：0.01％至4％；硅：0.4％至0.8％；鐵：0.6％至0.8％；余量為鋁及不可避免的雜質。
[0008]進一步地，所述鎂的含量為0.8％至1.2％。
[0009]進一步地，所述鋅的含量為0.001％至0.25％。
[0010]進一步地，所述鈦的含量為0.5％至1.5％。
[0011]進一步地，所述鐵的含量為0.7％。
[0012]本專利技術還提供了一種用于手板增材制造的3D打印鋁合金粉體的制備方法，所述制備方法包括：
[0013]S100、按目標配比，對除鈦以外的原料進行混合，獲得鋁合金原料，并將所述鋁合
金原料熔煉，獲得鋁合金熔融體；
[0014]S200、將所述鋁合金熔融體霧化，霧化后篩分，獲得鋁合金粉體，并按所述目標配比，向所述鋁合金粉體中添加粉末狀的鈦并混合均勻，獲得所述鋁合金粉體；
[0015]其中，以質量百分比計，所述目標配比如下：銅：0.15％至0.4％；鎂：0.2％至4％；錳：0.001％至0.4％；鋅：0.001％至0.5％；鉻：0.04％至0.8％；鈦：0.01％至4％；硅：0.4％至0.8％；鐵：0.6％至0.8％；余量為鋁及不可避免的雜質。
[0016]進一步地，所述鎂的含量為0.8％至1.2％。
[0017]進一步地，所述鋅的含量為0.001％至0.25％。
[0018]進一步地，所述鈦的含量為0.5％至1.5％。
[0019]進一步地，所述鐵的含量為0.7％。
[0020]進一步地，在所述S100中，所述熔煉的溫度為600℃至700℃。
[0021]進一步地，在所述S100中，所述熔煉的時間為30min至40min。
[0022]進一步地，在所述S100中，所述熔煉在惰性氣體的保護氣氛下進行。
[0023]進一步地，在所述S200之前，將所述鋁合金熔融體保溫20min至30min。
[0024]進一步地，在所述S200中，所述霧化的壓力為4MPa至6MPa。
[0025]進一步地，在所述S200中，所述霧化的溫度控制在750℃至800℃。
[0026]進一步地，在所述S200中，所述霧化的介質為惰性氣體。
[0027]進一步地，在所述S200中，所述鋁合金粉體的篩分標準為：粒徑15μm至75μm。
[0028]進一步地，在所述S200中，所述鋁合金粉體的篩分標準為：粒徑15μm至53μm。
[0029]進一步地，在所述S200中，通過機械混合的方式，將所述鋁合金粉體與鈦混合。
[0030]本專利技術還提供了一種3D打印鋁合金粉體的使用方法，其使用如上述任一技術方案的所述鋁合金粉體，通過3D打印技術制作手板增材。
[0031]本專利技術的有益效果如下：本專利技術提供了一種用于手板增材制造的3D打印鋁合金粉體，該粉體以鋁為主要基材，配合添加硅和多種金屬元素，其基本制備工藝依次包括：將除鈦以外的原料混合熔煉、霧化、添加鈦粉。本專利技術的3D打印鋁合金粉體中，鋁元素與銅、鎂、錳、鋅、鉻、鈦、硅、鐵等元素協同配合。其中，銅元素和鐵元素可以和鋁元素生成復合相，由此提高鋁合金的機械強度。鎂元素能夠限制鋁鐵相的晶粒尺寸，避免鋁鐵相晶粒過大。錳元素用于提高鋁合金的再結晶溫度，限制鋁合金再結晶。鋅、鉻、硅元素的加入則可以進一步提高鋁合金的耐腐蝕性能。鈦元素的添加能夠有效避免鋁合金在3D打印過程中的開裂問題。具體而言，鋁合金屬于凝固開裂敏感材料，其在增材制造快速定向凝固階段，容易沿枝晶晶界形成大量熱裂紋，所以鋁合金(尤其是6系鋁合金)打印成形性能差。本專利技術通過鈦粉來調控來抑制增材制造中使用的鋁合金的性能，避免或減少其開裂問題。此外，鋁合金粉體在機械加工成形之后的后處理氧化上色工藝穩定成熟，比AlSi10Mg鑄造鋁合金具有更好的氧化上色特性，未來的應用空間非常廣闊。
附圖說明
[0032]本專利技術的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
[0033]圖1為采用對比例1的6061鋁合金以200W的激光器進行打印，通快1000設備在不同
掃描速度下獲得的打印組織狀態圖；
[0034]圖2為采用對比例1的6061鋁合金以250W的激光器進行打印，通快1000設備在不同掃描速度下獲得的打印組織狀態圖；
[0035]圖3為實施例5制備的鋁合金以200W的激光器進行打印，通快1000設備在不同掃描速度下獲得的打印沉積態組織圖；
[0036]圖4為實施例5的鋁合金以300W的激光器進行打印，通快1000設備在不同掃描速度下獲得的打印沉積態組織圖。
具體實施方式
[0037]為了能夠更清楚地理解本專利技術的上述目的、特征和優點，下面結合具體實施方式對本專利技術進行進一步的詳細描述本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種用于手板增材制造的3D打印鋁合金粉體，其特征在于，以質量百分比計，所述鋁合金粉體包括：銅：0.15％至0.4％；鎂：0.2％至4％；錳：0.001％至0.4％；鋅：0.001％至0.5％；鉻：0.04％至0.8％；鈦：0.01％至4％；硅：0.4％至0.8％；鐵：0.6％至0.8％；余量為鋁及不可避免的雜質。2.根據權利要求1所述的3D打印鋁合金粉體，其特征在于，所述鎂的含量為0.8％至1.2％；和/或所述鋅的含量為0.001％至0.25％；和/或所述鈦的含量為0.5％至1.5％；和/或所述鐵的含量為0.7％。3.一種用于手板增材制造的3D打印鋁合金粉體的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：S100、按目標配比，對除鈦以外的原料進行混合，獲得鋁合金原料，并將所述鋁合金原料熔煉，獲得鋁合金熔融體；S200、將所述鋁合金熔融體霧化，霧化后篩分，獲得鋁合金粉體，并按所述目標配比，向所述鋁合金粉體中添加粉末狀的鈦并混合均勻，獲得所述鋁合金粉體；其中，以質量百分比計，所述目標配比如下：銅：0.15％至0.4％；鎂：0.2％至4％；錳：0.001％至0.4％；鋅：0.001％至0.5％；鉻：0.04％至0.8％；鈦：0.01％至4％；硅：0.4％至0.8％；鐵：0.6％至0.8％；余量為鋁及不可避免的雜質。4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙文軍，程鵬飛，勵達，徐然，江山，
申請(專利權)人：寧波眾遠新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：