一種合金粉末及其制備方法和應用、一種零件模型技術

本發明專利技術提供了一種合金粉末及其制備方法和應用、一種零件模型。合金的制備方法包括以下步驟：S10：按照合金配比獲取金屬原料，混合熔煉得到金屬熔體；S20：將金屬熔體轉入霧化桶，在保護氣體的環境下，進行霧化制粉得到Al

【技術實現步驟摘要】
一種合金粉末及其制備方法和應用、一種零件模型


[0001]本專利技術涉及合金材料
，具體而言，涉及一種合金粉末及其制備方法和應用、一種零件模型。

技術介紹

[0002]近年來，由于航空航天、軌道交通等高端裝備對輕量化、高性能制品的重要需求，使得增材制造復雜輕量化鋁合金構件的需求也越來越受到重視。增材制造是解決復雜結構件制造的重要方法，是制備中高強度鋁合金的重要技術。
[0003]目前，適用于增材制造技術的鋁合金種類有限，商業化鋁合金主要是Al
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Si系合金，如AlSi10Mg，但是其力學性能并不高（室溫拉伸強度<400 MPa）。部分通過稀土鈧（Sc）改性的鋁合金能獲得高的強度和延伸率，但昂貴的Sc阻礙了其大規模應用。
[0004]因此，本領域亟需一種適用于增材制造的中高強度合金，具有優異力學性能，成本低廉，適于產業化應用。

技術實現思路

[0005]為解決上述問題，本專利技術提供一種用于增材制造的Al
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Mg
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Zr合金粉末的制備方法，包括以下步驟：S10：按照合金配比獲取金屬原料，混合熔煉得到金屬熔體；S20：將金屬熔體轉入霧化桶，在保護氣體的環境下，進行霧化制粉得到Al
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Mg
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Zr合金粉末；其中，Al
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Mg
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Zr合金粉末中，按照質量占比包括以下元素：Mg 6.5～10％、Zr 0.5～1.5％、Si 0.5～1.5％、Mn 0.3～1％，雜質不超過0.1％，余量為Al。
[0006]作為優選，在Al
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Mg
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Zr合金粉末中，Mg的質量占比為7～9％；和/或Zr的質量占比為0.7～1.2％；和/或Si的質量占比為0.7～1.2％；和/或Mn的質量占比為0.5～0.8％。
[0007]在該技術方案中，Al
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Mg
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Zr合金粉末用于增材制造領域，其充分利用增材制造快速凝固、提高合金固溶極限等特點，獲得高Mg含量的中高強Al
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Mg
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Zr合金粉末。具體的，在合金粉末制備過程中形成過飽和合金熔體，充分發揮Mg在鋁基體中的固溶強化效應。Zr元素在鋁基體中形成先析出相Al3Zr納米顆粒，Al3Zr納米顆粒與鋁基體（fcc）的晶格錯配度低，形核能壘低，故優先形核，作為異質形核點細化基體組織，起到細晶強化作用，同時抑制凝固裂紋；可以在增材制造成形件熱處理時，析出Al3Zr彌散納米顆粒，起到沉淀強化效果。Mn元素在鋁基體中起到進一步固溶強化作用，且在成形件熱處理中析出AlMn相沉淀強化鋁基體，提升合金力學性能。適量Si元素可提高鋁合金的鑄造性能，抑制增材制造過程中熱裂紋形成，使制備得到的合金具有穩定的增材制造成形性能。因此，該技術方案充分利用Mg、Zr、Mn和Si等元素對鋁基體固溶強化、細晶強化和沉淀強化，使得本專利技術合金粉末增材制造拉伸件的拉伸強度和延伸率顯著優于Al
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Si系合金，拉伸強度可達450MPa以上，延伸率可達10%以上。力學性能優異，較含Sc鋁合金成本更低，適于產業化應用。
[0008]進一步的，在混合熔煉的工藝中，熔煉溫度為800～820℃，出爐溫度為760～780℃。
[0009]在該技術方案中，熔煉的溫度應控制在800～820℃，優選為800℃；在熔煉的過程中，對于溫度的控制非常重要，當溫度過高的時候，對于金屬液的影響比較大，例如，金屬液容易氧化或者金屬材料可能會燒損，對于鋁合金來說，溫度越高則吸氫越多，晶粒會越粗大。當溫度過低的時候，不利于金屬元素的溶解以及氣體和夾雜物的排出，有的金屬材料可能無法合金化，最終會影響制備得到的金屬粉體的性能。因此，在本技術方案中，對于熔煉溫度要求了一個較小的范圍，在熔煉溫度為800℃左右，出爐溫度為760～780℃時，金屬原料融合的比較好。在具體實施的過程中，一般采用真空感應爐的坩堝進行熔煉。
[0010]進一步的，霧化制粉的工藝參數如下：最低真空度為1Pa，氣體壓力為3.3～3.6MPa。
[0011]在該技術方案中，氣體壓力較小的時候，霧化顆粒不能順利形成，金屬熔體可能會凝固成塊，隨著氣體壓力的增加，金屬熔體的表面張力增加，則制備到的粉末的球化程度增大，平均的粒徑則會減小。因而，在本專利技術中，氣體壓力優選為3.3～3.6MPa，在該條件下制備得到的粉末粒徑可以在最大程度上滿足增材制造的要求。
[0012]進一步的，制備方法還包括以下步驟：S30：采用超聲震動篩對Al
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Mg
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Zr合金粉末進行分級，篩選出粉末粒度為15～63μm的Al
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Mg
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Zr合金粉末。
[0013]在該技術方案中，對Al
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Mg
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Zr合金粉末的篩分使用超聲震動篩，超聲振動篩可以將高頻電能轉化為機械振動，易于篩分超微細粉。本專利技術提供的Al
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Mg
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Zr合金粉末用于增材制造，根據應用的要求，粉末粒度在15～63μm最佳。
[0014]本專利技術還提供一種Al
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Mg
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Zr合金粉末合金粉末，采用上述制備方法制備得到。
[0015]本專利技術還提供一種Al
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Mg
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Zr合金粉末的應用方法，具體的，將Al
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Mg
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Zr合金粉末應用于增材制造領域。
[0016]進一步的，應用方法包括以下步驟：S100：根據待打印零件的模型進行分層切片，將每一層的數據導入增材制造裝置；S200：將Al
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Mg
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Zr合金粉末裝入增材制造裝置，設定預熱溫度、激光功率、掃描速度、掃描間距；S300：使用增材制造裝置進行逐層打印，直至得到整個零件。
[0017]本專利技術還提供一種零件模型，采用上述Al
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Mg
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Zr合金粉末進行增材制造得到。
附圖說明
[0018]圖1為實施例1提供的合金粉末的光學形貌圖；圖2為實施例1提供的合金粉末粒度分布曲線；圖3為實施例1中合金成形件375℃保溫6h熱處理的SEM組織形貌圖；圖4為實施例1中合金成形件375℃保溫6h熱處理的應力應變曲線；圖5為實施例1中合金成形件375℃保溫9h熱處理的應力應變曲線；圖6為實施例2提供的合金粉末粒度分布曲線；圖7實施例2中合金成形件375℃保溫6h熱處理的應力應變曲線；圖8實施例2中合金成形件375℃保溫9h熱處理的應力應變曲線；圖9實施例3提供的合金粉末粒度分布曲線；圖10實施例3中合金成形件375℃保溫6h熱處理的應力應變曲線；圖11實施例3中合金成形件375℃保溫9h熱處理的應力應變曲線。
具體實施方式
[0019]為使本專利技術的上述目的、特征本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種用于增材制造的Al
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Mg
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Zr合金粉末的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S10：按照合金配比獲取金屬原料，混合熔煉得到金屬熔體；S20：將所述金屬熔體轉入霧化桶，在保護氣體的環境下，進行霧化制粉得到所述Al
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Mg
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Zr合金粉末；其中，所述Al
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Mg
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Zr合金粉末中，按照質量占比包括以下元素：Mg 6.5～10％、Zr 0.5～1.5％、Si 0.5～1.5％、Mn 0.3～1％，雜質不超過0.1％，余量為Al。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述Al
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Mg
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Zr合金粉末中，Mg的質量占比為7～9％；和/或Zr的質量占比為0.7～1.2％；和/或Si的質量占比為0.7～1.2％；和/或Mn的質量占比為0.5～0.8％。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述混合熔煉的工藝中，熔煉溫度為800～820℃，出爐溫度為760～780℃。4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述霧化制粉的工藝參數如下：最低真空度為1Pa，氣體壓力為3.3～3.6MPa。5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙文軍，勵達，程鵬飛，徐然，何鵬，
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：