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CN115505801B - 一种高强度3d打印铝合金材料、打印方法及铝合金零件 - Google Patents

一种高强度3d打印铝合金材料、打印方法及铝合金零件 Download PDF

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CN115505801B CN202211197703.9A CN202211197703A CN115505801B CN 115505801 B CN115505801 B CN 115505801B CN 202211197703 A CN202211197703 A CN 202211197703A CN 115505801 B CN115505801 B CN 115505801B
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Abstract

本发明提供一种高强度3D打印铝合金材料、打印方法及铝合金零件，铝合金材料其组成成分按质量百分含量计包括：Mg：3.5‑8.0wt％；Hf：1.5‑5.5wt％和/或Nb：1.0‑5.0wt％，Hf+Nb：≤10wt％；Fe：≤0.3wt％；Si：≤0.2wt％；余量为Al，通过Hf和/或Nb提供细化晶粒和时效强化作用，有效抑制热裂纹，采用铺粉式3D打印方法制备的铝合金零件的致密度超过99.9％，强度显著超过现有AlSi10Mg材料，性能与价格很高的Scalmalloy相当，但较以Sc为核心的材料可以显著降低成本，在某些应用场景下可以替代钛合金，而密度仅为钛合金的60％，有利于生产应用。

Description

一种高强度3D打印铝合金材料、打印方法及铝合金零件
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种高强度3D打印铝合金材料、打印方法及铝合金零件。
背景技术
3D打印技术可以用于制造具有复杂构造的铝合金零件，在航天航空等领域有重要应用。目前市场上广泛使用的3D打印材料是AlSi10Mg，其抗拉强度在280MPa，存在强度不足的缺陷，而传统高强度变形铝合金材料如2024材料、7075材料等，由于很高热裂倾向会在3D打印过程中产生大量的热裂纹，从而无法应用于3D打印。
现有的3D打印高强铝合金材料主要是空客公司开发的专利材料Scalmalloy，如现有专利CN111778433B、CN109487126B等也使用了Sc作为核心元素，由于Al3Sc与Al基体具有比较低的晶格错配度，Al基体在Al3Sc颗粒上形核的能量壁垒较低，同时Sc在Al中的溶解度很低，有利于析出沉淀相，一方面通过凝固过程中生成Al3Sc促进Al基体的异质形核，细化晶粒，从而抑制热裂纹的产生，另一方面在时效热处理过程中生成更多的Al3Sc提供沉淀强化作用，但Sc的单价极高，导致该粉末原材料的单价甚至超过钛合金粉末，无法广泛应用。此外，所添加元素与其他合金元素的相互作用、对成分过冷程度的影响、热处理过程中的动力学行为等因素对最终材料的性能都有不同程度的影响，同时打印方法不当影响铝合金零件的致密性和力学性能。因此，开发出高强度、无裂纹、低成本的3D打印材料、打印方法及铝合金零件十分重要。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本发明提供一种高强度3D打印铝合金材料、打印方法及铝合金零件，具有高强度、无裂纹、低成本的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高强度3D打印铝合金材料，其组成成分按质量百分含量计包括：Mg：3.5-8.0wt％；Hf：1.5-5.5wt％和/或Nb：1.0-5.0wt％，Hf+Nb：≤10wt％；Fe：≤0.3wt％；Si：≤0.2wt％；余量为Al。
上述铝合金材料的成分设计依据为：
(1)Mg：Mg在本发明所述铝合金材料中起到固溶强化的作用，但Mg过高不利于延伸率，因此本发明Mg含量确定为3.5-8.0wt％。
(2)Hf、Nb：铝合金材料通过在凝固过程中形成Al3Nb、Al3Hf或者Al3(Nb，Hf)从而细化晶粒以及提供时效强化作用，提高材料强度；Nb和Hf较Sc更经济，同时具有D022晶体结构的Al3Nb和Al3Hf与Al(fcc)的晶格错配度很低，分别为-5％和-3.8％，与之相比Al3Sc与Al(fcc)的晶格错配度为1.3％，因此Al3Nb和Al3Hf颗粒可以促进Al的异质形核，从而抑制热裂纹的产生。
当Nb和Hf的含量过低时，无法提供足够的形核点从而无法完全消除热裂纹，另外在后续的时效热处理中也不能生成足够的第二相颗粒进行强化；而若Nb和Hf的含量过高，会形成过多以及较大的第二相颗粒，甚至形成元素的偏聚，显著降低材料塑性；因此本发明Hf含量确定为1.5-5.5wt％，本发明Nb：1.0-5.0wt％，Hf和Nb可以分别添加或同时添加，同时添加时Hf+Nb的总含量确定为≤10wt％。
(3)Fe、Si：Fe和Si为需要控制的杂质成分，当含量过高时会形成较大且脆性的金属间化合物颗粒，颗粒本身和颗粒与基底的界面可以成为裂纹和缺陷起源，降低材料韧性，因此本发明Fe含量确定为≤0.3wt％，Si含量确定为≤0.2wt％。
上述铝合金材料，进一步地，其成分组成中：Mg：5.5-6.5wt％，Hf：3.0-4.0wt％，以此材料经3D打印制备的铝合金零件力学性能：抗拉强度可以达到540Mpa，延伸率可以达到10％。
上述铝合金材料，进一步地，其成分组成中：Mg：7.0-8.0wt％，Nb：3.5-4.5wt％，以此材料经3D打印制备的铝合金零件力学性能：抗拉强度可以达到565Mpa，延伸率可以达到7％。
上述铝合金材料，进一步地，其成分组成中：Mg：4.0-5.0wt％，Hf：2.1-3.1wt％，Nb：2.0-3.0wt％，以此材料经3D打印制备的铝合金零件力学性能：抗拉强度可以达到524Mpa，延伸率可以达到12％。
上述铝合金材料，进一步地，所述铝合金材料由配比熔融后以真空感应气雾化方法制为粒度为10-53μm、球形度≥98％的高球形度粉末，增强3D打印入射激光能量束的吸收作用，提高3D打印铝合金零件的致密性。
进一步地，原料采用纯元素金属或中间合金，熔融时以10-20℃/min的升温速率加热到720-750℃保温15-25min，保证铝合金材料成分均匀性、降低烧损和杂质含量。
进一步地，真空感应气雾化方法使用氩气或氦气、在1-6Mpa压力下进行雾化制粉，对冷却后的粉末进行筛分混合得到所述铝合金材料，具有球形度高、卫星粉少、成分均匀的特点。
一种3D打印方法，其方法包括：
将上述任意一项所述铝合金材料倒入3D打印容器中；
待成形室腔体密闭后，通入惰性气体；
使用激光扫描基板，激光扫描范围与基板几何尺寸相适应；
在基板表面使用金属或陶瓷或橡胶材质的刮刀铺展铝合金材料；
根据零件分层扫描数据进行3D打印制备铝合金零件。
上述3D打印方法采用铺粉式高能束增材的3D打印方法，具有高尺寸精度、低表面粗糙度、可以用于复杂形状零件制造的特点。
上述3D打印方法，进一步地，所述惰性气体为氩气，通入氩气使成形室腔体氧含量低于200ppm，在惰性气体的密闭成形室腔体内进行3D打印，避免引入空气中氧或氮等有害杂质而降低铝合金零件性能。
上述3D打印方法，进一步地，3D打印参数包括：激光功率为200～400W，激光扫描速率为600～1200mm/s，通过激光功率和激光扫描速率控制能量密度，避免能量密度过高产生匙孔缺陷，避免能量密度过低影响铝合金材料的熔融成形，从而降低孔隙率；铝合金材料铺展的厚度为15～40μm，道间距为80～120μm，通过铝合金材料铺展的厚度和道间距可以保证熔覆宽度的搭接率、减少内部缺陷，从而提高成型速度和铝合金零件致密性，改善力学性能。
一种铝合金零件，所述铝合金零件由上述3D打印方法制得，铝合金零件的致密度超过99.9％，微观结构合理，有效改善力学性能。
上述铝合金零件，进一步地，其热处理制度为升温至350-370℃、保温至4-6h后空冷。
上述铝合金零件，进一步地，其力学性能：抗拉强度＞520Mpa，延伸率≥7％，抗拉强度超过500MPa，与价格很高的Scalmalloy性能相当，属于高强度铝合金。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)高强度3D打印铝合金材料成分中通过添加较Sc更经济的Hf和/或Nb，在凝固过程中形成低晶格错配度的Al3Nb、Al3Hf或者Al3(Nb，Hf)细化晶粒、提供时效强化作用、抑制热裂纹，通过Mg固溶强化，控制Fe、Si杂质对韧性的影响，有效改善裂纹和力学性能、降低成本。
(2)3D打印方法采用本发明所述高强度3D打印铝合金材料和铺粉式3D打印技术，控制激光功率和激光扫描速率降低孔隙率，控制铝合金材料铺展的厚度和道间距减少内部缺陷，提高成型速度和铝合金零件致密性，铝合金零件的致密度超过99.9％，有效改善微观结构和力学性能。
(3)铝合金零件强度显著超过现有AlSi10Mg材料，性能与价格很高的Scalmalloy相当，但较以Sc为核心的Scalmalloy等材料可以显著降低成本，在某些应用场景下可以替代钛合金，而密度仅为钛合金的60％，有利于生产应用。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例1的光学显微镜金相照片。
图2是本发明与AlSi10Mg材料、Scalmalloy材料的铝合金零件力学性能对比图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
本发明所述一种高强度3D打印铝合金材料的一种较佳实施方式，所述铝合金材料的组成成分按质量百分含量计包括：Mg：5.6wt％；Hf：3.5wt％；Fe：0.2wt％；Si：0.1wt％；余量为Al。
上述高强度3D打印铝合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)熔融：根据上述成分含量要求将原料加入坩锅中，以15℃/min的升温速率加热到720℃保温20min；(2)真空感应气雾化：使用氩气，在4MPa的压力下，经熔融后的物料进行雾化制粉；(3)筛分混合：将真空感应气雾化制得的粉末冷却后，筛分混合粉末得到粒度在10-53μm、球形度≥98％的高强度3D打印铝合金粉末。
上述高强度3D打印铝合金粉末的3D打印方法，其方法包括以下步骤：
(1)将铝合金粉末倒入3D打印设备的容器中，待成形室腔体密闭后，通入氩气使氧含量低于200ppm；
(2)3D打印设备使用激光扫描基板，激光扫描范围与基板几何尺寸相适应；
(3)3D打印设备在基板表面使用不锈钢材质的刮刀铺展铝合金粉末，铝合金粉末铺展的厚度为30μm；
(4)3D打印设备根据零件分层扫描数据进行3D打印，激光功率为230W，激光扫描速率为800mm/s，道间距为100μm，激光束熔化第一层铝合金粉末后工作舱下降一层高度，铺展下一层铝合金粉末，如此反复，层层堆积，制备铝合金零件。
实施例2：
本发明所述一种高强度3D打印铝合金材料的一种较佳实施方式，所述铝合金材料的组成成分按质量百分含量计包括：Mg：7.7wt％；Nb：3.8wt％；Fe：0.2wt％；Si：0.1wt％；余量为Al。
上述高强度3D打印铝合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)熔融：根据上述成分含量要求将原料加入坩锅中，以20℃/min的升温速率加热到720℃保温20min；(2)真空感应气雾化：使用氩气，在4.5MPa的压力下，经熔融后的物料进行雾化制粉；(3)筛分混合：将真空感应气雾化制得的粉末冷却后，筛分混合粉末得到粒度在10-53μm、球形度≥98％的高强度3D打印铝合金粉末。
上述高强度3D打印铝合金粉末的3D打印方法，其方法包括以下步骤：
(1)将铝合金粉末倒入3D打印设备的容器中，待成形室腔体密闭后，通入氩气使氧含量低于200ppm；
(2)3D打印设备使用激光扫描基板，激光扫描范围与基板几何尺寸相适应；
(3)3D打印设备在基板表面使用不锈钢材质的刮刀铺展铝合金粉末，铝合金粉末铺展的厚度为25μm；
(4)3D打印设备根据零件分层扫描数据进行3D打印，激光功率为200W，激光扫描速率为900mm/s，道间距为100μm，激光束熔化第一层铝合金粉末后工作舱下降一层高度，铺展下一层铝合金粉末，如此反复，层层堆积，制备铝合金零件。
实施例3：
本发明所述一种高强度3D打印铝合金材料的一种较佳实施方式，所述铝合金材料的组成成分按质量百分含量计包括：Mg：4.5wt％；Hf：2.7wt％；Nb：2.4wt％；Fe：0.2wt％；Si：0.2wt％；余量为Al。
上述高强度3D打印铝合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)熔融：根据上述成分含量要求将原料加入坩锅中，以15℃/min的升温速率加热到720℃保温20min；(2)真空感应气雾化：使用氩气，在5MPa的压力下，经熔融后的物料进行雾化制粉；(3)筛分混合：将真空感应气雾化制得的粉末冷却后，筛分混合粉末得到粒度在10-53μm、球形度≥98％的高强度3D打印铝合金粉末。
上述高强度3D打印铝合金粉末的3D打印方法，其方法包括以下步骤：
(1)将铝合金粉末倒入3D打印设备的容器中，待成形室腔体密闭后，通入氩气使氧含量低于200ppm；
(2)3D打印设备使用激光扫描基板，激光扫描范围与基板几何尺寸相适应；
(3)3D打印设备在基板表面使用不锈钢材质的刮刀铺展铝合金粉末，铝合金粉末铺展的厚度为30μm；
(4)3D打印设备根据零件分层扫描数据进行3D打印，激光功率为300W，激光扫描速率为1000mm/s，道间距为100μm，激光束熔化第一层铝合金粉末后工作舱下降一层高度，铺展下一层铝合金粉末，如此反复，层层堆积，制备铝合金零件。
将实施例1制备的铝合金零件按照升温至350℃、保温至6h后空冷进行热处理，将实施例2制备的铝合金零件按照升温至400℃、保温至4h后空冷进行热处理，将实施例3制备的铝合金零件按照升温至370℃、保温至6h后空冷进行热处理，与AlSi10Mg材料的铝合金零件、Scalmalloy材料的铝合金零件按照标准GB/T228-220进行拉伸试验，通过光学显微镜对实施例1-3制备的铝合金零件进行致密度检测，其结果如下表1：
表1
材料 抗拉强度/MPa 延伸率/％ 致密度/％
AlSi10Mg 280 17 -
Scalmalloy 520 13 -
实施例1 540 10 99.92
实施例2 565 7 99.90
实施例3 524 12 99.91
由表1、附图1-2的结果可知，本发明通过添加较Sc更经济的Hf和/或Nb，控制Hf：1.5-5.5wt％和/或Nb：1.0-5.0wt％，Hf+Nb：≤10wt％，提供细化晶粒和时效强化作用，以Al3Nb和Al3Hf颗粒促进Al的异质形核、有效抑制热裂纹，改善力学性能；采用铺粉式3D打印、控制3D打印参数使铝合金零件的致密度超过99.9％，铝合金零件强度显著超过现有AlSi10Mg材料，性能与价格很高的Scalmalloy相当，但较以Sc为核心的Scalmalloy等材料可以显著降低成本，高强度、无裂纹、低成本的高强度3D打印铝合金材料、打印方法及铝合金零件在某些应用场景下可以替代钛合金，而密度仅为钛合金的60％，对生产应用十分有利。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高强度3D打印铝合金材料，其特征在于，其组成成分按质量百分含量计包括：Mg：3.5-8.0wt%；Hf：1.5-5.5wt%和/或Nb：1.0-5.0wt%，Hf+Nb：≤10wt%；Fe：≤0.3wt%；Si：≤0.2wt%；余量为Al；所述铝合金材料由配比熔融后以真空感应气雾化方法制为粒度为10-53μm、球形度≥98%的高球形度粉末。
2.根据权利要求1所述的一种高强度3D打印铝合金材料，其特征在于，其成分组成中：Mg：5.5-6.5wt%，Hf：3.0-4.0wt%。
3.根据权利要求1所述的一种高强度3D打印铝合金材料，其特征在于，其成分组成中：Mg：7.0-8.0wt%，Nb：3.5-4.5wt%。
4.根据权利要求1所述的一种高强度3D打印铝合金材料，其特征在于，其成分组成中：Mg：4.0-5.0wt%，Hf：2.1-3.1wt%，Nb：2.0-3.0wt%。
5.一种3D打印方法，其特征在于，其方法包括：
将权利要求1~4任意一项所述铝合金材料倒入3D打印容器中；
待成形室腔体密闭后，通入惰性气体；
使用激光扫描基板，在基板表面铺展铝合金材料；
根据零件分层扫描数据进行3D打印制备铝合金零件。
6.根据权利要求5所述的一种3D打印方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气，通入氩气使成形室腔体氧含量低于200ppm。
7.根据权利要求5所述的一种3D打印方法，其特征在于，激光功率为200~400W，激光扫描速率为600~1200mm/s，铝合金材料铺展的厚度为15~40μm，道间距为80~120μm。
8.一种铝合金零件，其特征在于，所述铝合金零件由权利要求7所述3D打印方法制得，铝合金零件的致密度超过99.9%。
9.根据权利要求8所述的一种铝合金零件，其特征在于，其力学性能：抗拉强度＞520Mpa，延伸率≥7%。
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GB1456050A (en) * 1974-05-13 1976-11-17 British Aluminium Co Ltd Production of metallic articles
US20190032175A1 (en) * 2017-02-01 2019-01-31 Hrl Laboratories, Llc Aluminum alloys with grain refiners, and methods for making and using the same
US20200199716A1 (en) * 2018-12-24 2020-06-25 Hrl Laboratories, Llc Additively manufactured high-temperature aluminum alloys, and feedstocks for making the same
CN108465807B (zh) * 2018-03-20 2020-03-27 中南大学 一种Al-Mg-Sc合金粉末的3D打印方法及应用该方法制得的铝合金
EP4012062A4 (en) * 2019-08-07 2022-10-05 Acts Technologies Inc. ALUMINUM ALLOY FOR 3D PRINTING OR ADDITIONAL MANUFACTURING, 3D PRINTING OR ADDITIONAL MANUFACTURING PROCESS THAT USES SUCH ALLOY; AND PRODUCT OR COMPONENT MADE FROM SUCH ALUMINUM ALLOY BY 3D PRINTING OR ADDITIONAL MANUFACTURING
CN110791688B (zh) * 2019-10-10 2022-02-11 上海交通大学 一种高强高断裂韧性铝合金棒材及其制备方法
CN113637880B (zh) * 2021-07-07 2022-12-23 上海大学 一种高强高塑铝硅镁合金及其制备方法

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