一种铝合金粉末、增材制造铝合金及其制备方法与流程

本发明涉及合金，具体涉及一种铝合金粉末、增材制造铝合金及其制备方法。

背景技术：

1、随着增材制造应用的发展，越来越多的棘手应用问题得到解决。在航天领域，燃料推进剂的支架设计，在燃料的组合多样性以及推进器的回收再利用方面有着举足轻重的作用。激光增材制造工艺的发展为设计端提供了更开阔的思路，为设计自由度的解放提供了很好的解决方案。

2、现有铝合金材料中仅有部分al-si及al-mg系合金能够进行激光增材成型，虽然性能较为优异，但面对需要燃烧的特殊需求，现有材料无一能够胜任。因此，亟待开发一种具有低燃点、高燃烧值的可打印铝合金材料。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝合金粉末、增材制造铝合金及其制备方法，旨在解决现有技术中激光增材成型的al-si合金及al-mg合金无法满足低燃点、高燃烧值要求的技术问题。

2、本发明的第一方面在于提供一种铝合金粉末，按质量百分比计，包括如下组分：

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％，余量为al；

4、其中，mg与li的质量比为(1～3)：1。

5、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明提供的铝合金粉末，具体为，所述铝合金粉末按质量百分比计，包括如下组分：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％，余量为al；其中，mg与li的质量比为(1～3)：1，通过铝合金粉末的配比设置，提高铝合金的强度和延展性，并且降低材料密度，降低燃点，提高材料的燃烧值，且使用所述粉末打印成型的燃料支架在航空器点火后能够基本燃尽，实现航空器燃料载具的重复装填、使用，从而解决现有技术中激光增材成型的al-si合金及al-mg合金无法满足低燃点、高燃烧值要求的技术问题。

6、根据上述技术方案的一方面，所述铝合金粉末的原料包括铝镁合金、铝锂合金、铝镓合金、铝硅合金、铝锌合金、铝锡合金的任意一种或任意组合制成的合金棒。

7、根据上述技术方案的一方面，所述合金棒的尺寸为300mm～600mm。

8、本发明的第二方面在于提供一种铝合金粉末的制备方法，所述制备方法用于制备上述铝合金粉末，所述制备方法包括：

9、称取预设比例的合金棒，将所述合金棒分为第一预设比例的第一合金棒和第二预设比例的第二合金棒，将所述第一合金棒置于熔炼装置中，当真空度达到预设真空度以下时，通入惰性气体至大气压，以预热温度预热预设时间；

10、在预设熔炼温度下熔炼成合金液滴，垂直滴入雾化盘体的中心导液管中，在雾化气体压力的作用下从雾化盘体的环缝中高速射出，破碎为金属熔滴；

11、将金属熔滴经冷却、凝固形成原始粉末，将所述原始粉末经分级、烘干得到初级粉末；

12、将所述第二合金棒进行破碎、球磨成第二球形合金粉，再在所述初级粉末上激光熔覆所述第二球形合金粉，得到铝合金粉末。

13、根据上述技术方案的一方面，所述预设真空度为60pa，所述预热温度为300℃～450℃，所述预设时间为20min～40min，所述预设熔炼温度为750℃～950℃，所述雾化气体为惰性气体。

14、根据上述技术方案的一方面，所述雾化盘体的环缝出气角度小于37°。

15、根据上述技术方案的一方面，所述第一预设比例的合金棒包括：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、所述第二预设比例的合金棒包括：zn：0.2wt％～0.7wt％。

17、本发明的第三方面在于提供一种增材制造铝合金，所述增材制造铝合金包括上述铝合金粉末。

18、本发明的第四方面在于提供一种增材制造铝合金的制备方法，所述增材制造铝合金的制备方法用于制备上述增材制造铝合金，所述制备方法包括：

19、将铝合金粉末作为打印材料，输入至预设光纤激光slm打印机中，经过打印成型、退火、线切割、表面处理得到增材制造铝合金。

20、根据上述技术方案的一方面，所述光纤激光slm打印机的预热温度为10℃～75℃，激光功率为150w～220w，所述光纤激光slm打印机的扫描速度为800mm/s～1300mm/s，扫描间距为0.15mm～0.5mm，扫描层厚为0.03mm～0.06mm，区域重叠设定为0.19mm。

技术特征：

1.一种铝合金粉末，其特征在于，按质量百分比计，包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的铝合金粉末，其特征在于，所述铝合金粉末的原料包括铝镁合金、铝锂合金、铝镓合金、铝硅合金、铝锌合金、铝锡合金的任意一种或任意组合制成的合金棒。

3.根据权利要求2所述的铝合金粉末，其特征在于，所述合金棒的尺寸为300mm～600mm。

4.一种铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1-3任一所述的铝合金粉末，所述制备方法包括：

5.根据权利要求4所述的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述预设真空度为60pa，所述预热温度为300℃～450℃，所述预设时间为20min～40min，所述预设熔炼温度为750℃～950℃，所述雾化气体为惰性气体。

6.根据权利要求4所述的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述雾化盘体的环缝出气角度小于37°。

7.根据权利要求4所述的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述第一预设比例的合金棒包括：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％；

8.一种增材制造铝合金，其特征在于，所述增材制造铝合金包括权利要求1-3任一所述的铝合金粉末。

9.一种增材制造铝合金的制备方法，其特征在于，所述增材制造铝合金的制备方法用于制备权利要求8所述的增材制造铝合金，所述制备方法包括：

10.根据权利要求9所述的增材制造铝合金的制备方法，其特征在于，所述光纤激光slm打印机的预热温度为10℃～75℃，激光功率为150w～220w，所述光纤激光slm打印机的扫描速度为800mm/s～1300mm/s，扫描间距为0.15mm～0.5mm，扫描层厚为0.03mm～0.06mm，区域重叠设定为0.19mm。

技术总结本发明公开了一种铝合金粉末、增材制造铝合金及其制备方法，涉及合金技术领域，所述铝合金粉末按质量百分比计，包括如下组分：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％，余量为Al，本发明能够解决现有技术中激光增材成型的Al‑Si合金及Al‑Mg合金无法满足低燃点、高燃烧值要求的技术问题。技术研发人员：赵春禄,胡万谦,李振民受保护的技术使用者：江西宝航新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10