[發(fā)明專利]用于3D打印的含TiB2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110441335.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN113118435B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江鴻翔;何杰;趙九洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): B22F1/12
• 分類號(hào): B22F1/12;B22F1/065;B22F1/052;B33Y70/10;C22C21/10;C22C21/00;C22C32/00;C22C1/10;B22F9/08
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種用于3D打印的含TiB2/TiC的鋁鋅鎂銅系合金粉末及其制法，屬于金屬基復(fù)合材料粉末制備及3D打印領(lǐng)域。該用于3D打印的含TiB₂/TiC的鋁鋅鎂銅系合金粉末，包括以下成分以及各個(gè)成分的質(zhì)量百分比為：TiB₂6～15％；TiC 0～0.5％；Zn 5～10％；Mg 1.5～2.5％；Cu1～2.5％；Zr 0.08～0.15％；Sc 0.1～0.25％；余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)；其制備方法為：將合金精煉后，澆鑄成鑄錠，再加熱熔化后，進(jìn)行氣霧化制粉，其采用原位自生法得到的用于3D打印的含TiB₂/TiC的鋁鋅鎂銅系合金粉末，能夠具有球形度高、粉末粒度分布集中、TiB₂/TiC顆粒尺寸細(xì)小且分布均勻的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料粉末制備及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于3D打印的含TiB₂/TiC的鋁鋅鎂銅系合金粉末及其制法。

背景技術(shù)

顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料可以綜合鋁基體高塑性、高韌性和增強(qiáng)相顆粒高強(qiáng)度、高模量的優(yōu)點(diǎn)，從而使得整體顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具備高比強(qiáng)度、比模量和耐磨性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在航空航天、交通運(yùn)輸、軍工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料主要有外加顆粒法和原位自生法兩種方法。其中，外加顆粒法的基本思路為：首先制備增強(qiáng)相顆粒，然后將其加入到鋁或鋁合金基體中，混合得到顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。使用外加顆粒法制備得到的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中，增強(qiáng)相顆粒尺寸較大，且增強(qiáng)相和基體界面結(jié)合較差，從而導(dǎo)致顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的性能較低。原位自生法制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的基本思路為：在鋁合金熔體中原位自生增強(qiáng)相顆粒，相較于外加顆粒法而言，該方法具有以下優(yōu)勢(shì)：(a)增強(qiáng)相顆粒在基體中的熱力學(xué)穩(wěn)定性好，減慢了材料在高溫服役過程中的退化；(b)增強(qiáng)相顆粒與基體的界面結(jié)合更加穩(wěn)定；(c)增強(qiáng)相顆粒在基體中的分布更加均勻。但是目前高增強(qiáng)相顆粒含量的鋁合金，還存在增強(qiáng)相顆粒分布不均勻、存在團(tuán)聚，尺寸較為粗大等問題。

近年來，金屬3D打印技術(shù)得到了飛速發(fā)展，在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用比例也大幅增加。其中，鋁基復(fù)合材料由于具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，有關(guān)其3D打印的研究得到了廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)(Nature,2017,549:365)表明：鋁鋅鎂銅系合金在3D打印過程中非常容易出現(xiàn)晶粒粗大，熱裂等問題，因此，一直以來有關(guān)鋁鋅鎂銅合金3D打印的報(bào)道相對(duì)較少。對(duì)于3D打印而言，粉末的粒度分布、球形度及微觀組織等對(duì)3D打印過程中的組織演變及材料最終性能均有著至關(guān)重要的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于3D打印的含TiB₂/TiC的鋁鋅鎂銅系合金粉末及其制法，以滿足對(duì)高品質(zhì)鋁基復(fù)合材料粉末的需求，采用原位自生法得到的用于3D打印的含TiB₂/TiC的鋁鋅鎂銅系合金粉末，具有球形度高、粉末粒度分布集中、TiB₂/TiC顆粒尺寸細(xì)小且分布均勻。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的一種用于3D打印的含TiB₂/TiC的鋁鋅鎂銅系合金粉末的制備方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)用于3D打印的含TiB₂/TiC的鋁鋅鎂銅系合金粉末的成分稱量原料；其中，用于3D打印的含TiB₂/TiC的鋁鋅鎂銅系合金粉末，包括以下成分以及各個(gè)成分的質(zhì)量百分比為：TiB₂:6～15％；TiC:0～0.5％；Zn:5～10％；Mg:1.5～2.5％；Cu:1～2.5％；Zr:0.08～0.15％；Sc:0.1～0.25％；余量為鋁及不可避免的雜質(zhì)；

將純鋁加熱熔化，調(diào)節(jié)鋁熔體溫度為730℃～780℃，向鋁熔體中加入純鋅、純銅、Al-Mg中間合金或純鎂、Al-Zr中間合金和Al-Sc中間合金，攪拌并保溫30±10min，得到成分均勻的鋁鋅鎂銅系合金熔體；