[发明专利]一种增材制造用Al-Si-Mg体系粉末材料及其改性方法

说明书

本发明提供一种增材制造用Al‑Si‑Mg体系粉末材料的改性方法，包括以下步骤：S1：配料，准备合金原料、少量铍和少量变质剂，所述合金原料为Si或Si、Mg的铝合金材料，所述变质剂为钪、锆、铒中的一种；S2：熔炼及雾化制粉，将合金原料、铍和变质剂熔炼后雾化制粉，得到粉末,熔炼温度为750℃‑900℃，保温15min‑35min变质后，进行雾化，所述合金原料为AlSi10Mg、AlSi7Mg、AlSi12中的任一种，所述铍为高纯铍珠。铝合金粉末材料添加一定量的铍元素和增加铝合金常用变质剂进行改性，使该铝合金粉末材料能够很好的应用在增材制造中；改性过程不产生氟化物，不污染环境；增材制造过程中，不出现分层现象，打印件适合长期使用。

技术领域

本发明涉及增材制造领域，是一种针对增材制造常用Al-Si-Mg体系粉末材料及其改性方法。

背景技术

增材制造技术是快速成型技术的一种，它是一种以三维模型为基础，运用金属粉末或者塑料等可粘合材料，通过逐层扫描，层层堆垛的方式来构造出立体三维零件的技术。该技术结合了CAD/CAM、光学、数控及材料科学等各类学科，应用领域非常广泛，在珠宝、医疗、鞋类、工业设计、建筑、航空航天、汽车、教育等都有应用前景。

目前针对铝合金材料增材制造，使用的粉末材料比较固定，一般为AlSi10Mg、AlSi7Mg、AlSi12等铝硅合金居多，由于有较好的焊接性能，增材制造工艺比较成熟。但由于AlSi系列合金力学性能不高，导致增材制造的零件力学性能也不足，不能满足目前对铝合金增材制造零件高强度的要求，因此需要对铝合金粉末材料进行改进，提高力学性能。

在增材制造用铝合金粉末改性过程中，添加铝合金相关合金元素或者相关增强相可以提高铝合金的力学性能。对铝合金粉末进行改性，添加一些有特殊作用的添加剂，用于改善铝合金粉末的打印性能是重点的研发方向之一。专利[CN106694870A]就是厂商对粉末进行改性的研发方案，添加氟铝酸铯和氟铝酸钾后，虽然对粉末打印性能和打印零件力学性能有一定改善，但于在粉末中加入了铯和钾等元素，且含量不低，产生的氟化物也不能完全排除，因此会带入杂质，且氟化物对环境有害，不宜大量使用。

对铝合金粉末进行后处理，使得粉末表面有氧化铝覆盖层生成，用于改善铝合金粉末的打印性能是重点的研发方向之一。专利[CN106623897A]就是厂商对粉末进行改性的研发方案，在粉末表面增加了氧化铝包覆层，使得粉末成为氧化铝/铝复合材料，能够在一定范围内提高粉末性能。但引入氧化铝后，粉末氧含量明显增加，3D打印过程对氧含量敏感，增加氧含量会引起其他问题。其次，氧化铝表层熔点较高，打印成型后打印件可能存在分层现象，不利于打印件长期使用。

发明内容

本发明提供一种针对Al-Si-Mg系粉末材料改性的方法，用于解决Al-Si-Mg体系粉末材料增材制造成型件力学性能低的问题，满足增材制造样件力学性能提高的需求，且不产生氟化物，不污染环境；增材制造过程中不出现分层现象。

为实现上述目的，本发明提供一种增材制造用Al-Si-Mg体系粉末材料的改性方法，包括以下步骤：

S1：配料，准备合金原料、少量铍和少量变质剂，所述合金原料为Si或Si、Mg的铝合金材料，所述变质剂为钪、锆、铒中的一种；

S2：熔炼及雾化制粉，将合金原料、铍和变质剂熔炼后雾化制粉，得到粉末。

进一步地，准备合金原料前，去除合金原料表面氧化层，干燥备用。去除表面氧化层的方法可以为现有技术中已知的去除方法，比如切削去除表面氧化层。干燥方法可以采用风干、真空干燥等干燥方式。

进一步地，所述表面氧化层的去除方式为打磨和抛光，所述真空干燥的方式为放入真空干燥箱120℃干燥2h-4h。

进一步地，熔炼温度为750℃-900℃，保温15min-35min变质后，进行雾化。