[发明专利]一种增材制造高强铝合金粉及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于增材制造的高强铝合金粉末的应用，其特征在于，包括下述步骤：

1、合金均匀化处理

（1）根据Al-4Cu-1Mg-0.6Mn-0.4RE -0.2Zr合金元素成分配比要求称取纯铝、纯镁及铝中间合金，纯铝纯度≥99.9%wt，纯镁纯度≥99.9%wt，Al-4Cu-1Mg-0.6Mn-0.4RE-0.2Zr合金中其他元素均采用铝中间合金，中间合金杂质含量小于等于0.1%；所述RE为Ce；

（2）将称取好后的铝放入真空中频感应炉的坩埚内，关闭炉门，抽真空到1×10^-2Pa以内，启动加热；

（3）温度到达350℃后开始充入氩气到微正压，所述微正压为0.1MPa；

（4）当纯铝完全熔化后，逐步加入铝中间合金，最后加入纯镁；

（5）待合金完全熔化后，除渣静置100min后浇铸铸锭；

（6）将铸锭放入均匀化炉中，在420℃保温16h，待温度降至100℃时出炉空冷备用；

2、超音速惰性气体真空雾化

（7）将均匀化后的铝合金放入中频炉坩埚内，启动真空泵；

（8）当炉内压力达到1×10^-2Pa时，启动电源开始加热；

（9）继续加大中频炉功率，升温速率为15℃/s；当温度达到400℃时关闭真空泵，送入高纯氮气；

（10）熔炼炉内气体压力维持在0.1MPa，继续升温到750-850℃，并保持60min；

（11）同时启动雾化气体循环加热装置，使雾化气体温度在300℃，雾化气体为氩气和氦气的混合气体，混合比例为1:0.2，露点为-60℃，做好雾化准备工作；

（12）按照操作规程开启雾化系统进行制粉，雾化压力为6MPa，雾化时气体流速调整到2倍音速；

（13）雾化制粉完成待粉末冷却后，用超声震动进行筛分分级，第一筛网为270目，第二筛网为1340目；

（14）筛分后的粉末粒径10-53微米的收得率为69.7%，粉末球形度98.8%，粉末空心率0.13%，氧含量240PPm；

（15）过筛后的高强铝合金粉末用真空袋封装备用；

3、选区激光熔化增材制造

（16）通过软件绘制所需零部件的三维图形；

（17）选取15-53μm的高强铝合金粉末，在真空干燥箱中进行干燥除气除水，干燥温度120℃，保温6h；

（18）真空干燥后的粉末冷却后放入SLM打印机供粉缸中，SLM打印机参数设置为：

激光功率为150W，扫描速度为200mm/s，扫描间距为0.04mm，层厚为0.04mm，基板温度为180℃；

采用相邻层之间旋转角度为67℃，棋盘扫描策略，条带扫描，条带宽度为10mm；

（19）打印完成后将打印的样件连同基板一同放入真空炉内进行去应力退火处理；处理工艺温度为180℃，工艺时间为8h，空冷；

（20）用线切割把打印后的样件与基板分离，并将残留粉末清理干净；

（21）打印后的样件进行固溶处理：固溶温度为530℃，升温速率为5℃/min，保温时间4h，采用真空或氩气保护；采用温度为25℃的水冷却，转移时间控制在10s以内；

（22）时效处理温度为190℃，保温时间为10h，空冷；

通过SLM成形后的样品致密度为99.6%，打印态的样件抗拉强度为372MPa，屈服强度327MPa，延伸率为11.6%；经过固溶处理后，样件的抗拉强度为547MPa，屈服强度为458MPa，延伸率为8.4%。

2.根据权利要求1所述的一种用于增材制造的高强铝合金粉末的应用，其特征在于，通过高强铝合金粉末增材制造的产品用于航天航空、船舶、电子通讯、高铁、汽车中至少一个领域的承力或非承力构件。