[发明专利]一种用于增材制造的钪铝合金粉末及其制备方法

说明书

本发明涉及合金材料领域，具体为一种用于增材制造的钪铝合金粉末及其制备方法，包括钪铝预制合金粉末和铝粉，所述钪铝预制合金粉末各成分及质量百分比为：Cu 5~6.5%、Mg 4.8~5.2%、Zr 0.02~0.08%、Si 0.3~0.6%、Sc 1.2~1.5%、Y 0.1~0.2%、余量为Al，本发明所制备的钪铝合金粉末SLM成型件力学性能良好，具有良好的使用性能。

技术领域

本发明涉及合金材料领域，具体为一种用于增材制造的钪铝合金粉末及其制备方法。

背景技术

金属增材制造技术（3D打印）以生产周期短、材料成本低、多材料一体成形为特点，采用激光熔化金属材料“自上而下”逐渐累加的方法制造高致密度的实体零件，是一种可以制造无限高复杂结构或薄壁零件，能够实现高端数字智能化、柔性化的快速制造技术，是先进制造业中最具有潜力和发展前景的制造技术。

钪铝合金是近些年采用等离子气雾化技术设计和研制出新型的增材制造专用合金，钪在铝合金内形成弥散的高度稳定的A1₃Sc金属间相，与铝基体类质同晶，在铝合金内起沉淀强化剂、晶粒细化剂与再结晶抑制剂的作用。可以显著改善铝合金的强度和塑性，目前市场上销售的钪铝合金粉末球形度较低，伴生颗粒也非常多，不利于增材制造。

发明内容

发明目的：针对上述技术趋势，本发明提出了一种用于增材制造的钪铝合金粉末及其制备方法。

所采用的技术方案如下：

一种用于增材制造的钪铝合金粉末，包括钪铝预制合金粉末和铝粉，所述钪铝预制合金粉末各成分及质量百分比为：

Cu 5~6.5%、Mg 4.8~5.2%、Zr 0.02~0.08%、Si 0.3~0.6%、Sc 1.2~1.5%、Y 0.1~0.2%、余量为Al。

进一步地，所述钪铝预制合金粉末各成分及质量百分比为：

Cu 6.2%、Mg 4.8%、Zr 0.04%、Si 0.48%、Sc 1.25%、Y 0.12%、余量为Al。

进一步地，所述钪铝预制合金粉末和铝粉的质量比为5~10：1。

本发明还提供了一种用于增材制造的钪铝合金粉末的制备方法：

惰性气体保护下，将原料熔炼得到合金溶液，对所述合金溶液进行雾化得到钪铝预制合金粉末，将钪铝预制合金粉末和铝粉热等静压成型制成棒材，最后通过电极感应气雾化制粉即可获得所述钪铝合金粉末。

进一步地，钪铝预制合金粉末和铝粉在热等静压成型前经过100~150℃脱水脱氧处理，脱水脱氧处理时间≥10h。

进一步地，脱水脱氧处理时的真空度≤100Pa。

进一步地，等静压成型时的压力为100~150MPa，温度为400~600℃。

进一步地，电极感应气雾化制粉时先将制备的棒材安装在送料室内，雾化室内抽真空、充氩气，通过导气管调节感应室和雾化室分别为微正压和微负压，然后，自动送料系统开始向感应加热室旋转输进棒材，棒材进入感应线圈并切割磁感线，感应加热熔化为金属熔液，在感应加热室及雾化室间微压差的作用下，金属熔液由感应加热室流入雾化室，并在气雾化喷嘴喷出的雾化气体撞击下破碎成液滴，随后液滴在雾化室中冷却凝固成球形粉末，落入收粉仓，即可获得所述钪铝合金粉末。

进一步地，所述雾化气体为惰性气体，雾化气体压力为1.5~2MPa、雾化气体温度为30~50℃。

进一步地，收粉仓温度为-80~-50℃。

本发明的有益效果：