[发明专利]一种适用于3D打印的铝合金

说明书

本发明公开了一种适用于3D打印的铝合金，包括以下重量百分比组分：Si：8.5％～9.5％，Mg：0.8％～1.2％，Sc：0.05％～0.2％，Zr：0.03％～0.15％，余量为Al、其它元素和不可除杂质。该铝合金与现有用于3D打印的铝合金相比，不仅具有优异的成形性能和力学性能，且各向同性较好。

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，具体涉及一种适用于3D打印的铝合金。

背景技术

铸造、锻造(挤压变形等)和焊接是铝合金常用的3种加工方式，与这几种加工方法不同，近些年发展起来一种新的加工技术-3D打印。3D打印拥有优于铸造的复杂零件加工能力，同时其力学性能与锻件接近。

AlSi10Mg合金是3D打印中常用的一种合金牌号，其类似的国内牌号为铸造铝合金ZL104。沉积态(未热处理)的AlSi10Mg，其水平方向抗拉强度约为464MPa、屈服强度约为274MPa、断后伸长率约为7.5％，其竖直方向抗拉强度约为478MPa、屈服强度约为228MPa、断后伸长率约为5.5％。由此可以看出，AlSi10Mg合金的力学性能在水平方向和竖直方向有显著差异，尤其是屈服强度，其差值达到45MPa。AlSi10Mg合金在3D打印后表现出的力学性能各向异性，不宜用于复杂应力状况(性能偏弱的方向会先失效)。

发明内容

本发明的在于提供一种适用于3D打印的铝合金，该铝合金与现有用于3D打印的铝合金相比，不仅具有优异的成形性能和力学性能，且各向同性较好。

本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于3D打印的铝合金，包括以下重量百分比组分：

Si：8.5％～9.5％，Mg：0.8％～1.2％，Sc：0.05％～0.2％，Zr：0.03％～0.15％，余量为Al、其它元素和不可除杂质。

本发明合金中适当降低了Si元素含量，弱化了Si相的第二相强化效果，但Si元素质量百分数仍然高于7％，Si含量离共晶成分不远，合金凝固过程的收缩率相对较小，合金的开裂倾向较低，可以保证较好的工艺性且打印出来的零件不易开裂；略微提高了Mg元素的含量，增强了Mg元素的固溶强化或沉淀强化的效果，以抵消Si元素含量降低导致的力学性能下降；微量的合金元素Sc和Zr，可以起到晶粒细化作用，抑制柱状晶的外延生长行为，降低合金力学性能的各向异性，且不会明显增加原材料成本。

本发明中Mg元素含量较高，以及微量Sc和Zr元素的引入，使得本发明合金的屈服强度较高，同时微量的Sc和Zr元素，可以显著改善合金的各向异性，且不会明显增加合金的原材料成本。

本发明合金中Al元素为基础元素，Si、Mg、Sc、Zr为合金元素，通过合理设置Si、Mg、Sc、Zr之间的比例，不仅能够确保合金具有优异的成形性能和力学性能，且各向同性较好。

进一步地，其它元素包括Fe、Mn、Ti、Cr、Zn、Ni、Pb和Sn。

进一步地，Fe、Mn、Ti、Cr、Zn、Cu、Ni、Pb和Sn在铝合金中的重量百分比分别小于等于：0.4％、0.2％、0.15％、0.1％、0.1％、0.05％、0.05％、0.05％和0.05％。

进一步地，Fe、Mn、Ti、Cr、Zn、Cu、Ni、Pb和Sn在铝合金中的重量百分比分别小于等于：0.1％、0.05％、0.05％、0.05％、0.05％、0.02％、0.02％、0.02％和0.02％。

上述其它元素的设置能够保证合金的工艺及性能稳定性。

进一步地，不可除杂质在铝合金中的重量百分比小于等于0.2％。

进一步地，不可除杂质在铝合金中的重量百分比小于等于0.05％。

进一步地，包括以下重量百分比组分：