【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及3d打印材料，尤其涉及一种用于3d打印的铝合金粉末及其制备方法与应用。
技术介绍
1、金属的增材制造技术(又称3d打印技术)是一种基于离散/堆积原理、可实现高性能复杂金属构件快速制造的先进材料加工技术。相对于传统机械加工等减材技术，节约了大量材料和时间成本。在金属3d打印领域，选区激光熔化(slm)技术是目前应用最为广泛的增材制造技术之一。铝合金具有低密度、高比强度、良好的导热性、导电性和优异的成形性等优点，被广泛应用于航空航天、交通运输、船舶以及建筑机械等领域。在铝合金中加入稀土元素ce，可形成al11ce3等含ce金属间化合物，该强化相在高温下可稳定存在，使合金具有良好的高温性能，现有技术主要采用传统铸造法制备耐热al-ce合金，但是随着航空航天领域对耐高温材料的要求不断提高，对现有的al-ce合金的耐热性提出了更高的要求。
2、在增材制造专用材料领域，目前应用最广泛的铝合金主要为alsi合金，如alsi7mg、alsi10mg等，alsi合金在slm工艺下虽然成形性好，无裂纹，但是力学性能以及耐热性较差。同时al-ce铝合金3d打印材料未得到应用。有研究报道称近共晶成分al-ce合金在高的凝固速率下，可以显著细化组织，使合金获得更好的室温与高温力学性能，而增材制造可以大大提高合金的冷却速率，能起到明显的细化晶粒的作用。
3、已发现过渡金属(tm)元素(er、sc、zr)的添加有助于具有l12晶体结构的al3(tm)强化相的生成，这有望显著提高al-ce合金在室温和高温下的强度。但是sc
4、因此，研究得到一种用于3d打印的成本低、力学性能和耐热性能优异的铝合金粉末及其制备方法与应用具有重要意义。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种用于3d打印的铝合金粉末及其制备方法与应用，其目的是解决现有技术方法所制得的3d打印用铝合金粉末成本较高且综合性能较差的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种用于3d打印的铝合金粉末，包括如下质量分数的组分：ce 8～12％，er 0.3～0.5％，zr0.2～0.3％，其余为al。
4、本专利技术还提供了一种用于3d打印的铝合金粉末的制备方法，制备步骤如下：
5、按各组分的配比将纯al、al-ce中间合金、al-er中间合金和al-zr中间合金熔融后，顺次进行保温、气雾化制粉、过筛和等离子球化处理，得到铝合金粉末。
6、优选的，所述熔融在保护气氛下进行，熔融的温度为740～760℃。
7、优选的，所述保温的时间为8～12min，保温的温度为740～760℃。
8、优选的，所述气雾化制粉在保护气氛下进行，气雾化制粉的温度为750～770℃，气雾化制粉的气体压力为1.8～2.2mpa。
9、优选的，所述过筛后粉体的粒径为10～100μm。
10、优选的，所述等离子球化处理中，送粉速率为6～10g/min，载气流量为2～6l/min，功率为20～30kw，设备气压为0.1～0.2atm。
11、优选的，所述保护气氛和等离子球化处理用气体为氩气。
12、本专利技术还提供了一种用于3d打印的铝合金在3d打印中的应用，采用逐层熔化凝固成形工艺进行3d打印。
13、优选的，所述逐层熔化凝固成形工艺为选区激光熔化工艺；所述选区激光熔化工艺中，激光功率为200～400w，扫描速度为1000～2000mm/s，舱口距离为100～200μm，层厚为10～30μm，预热温度为100～150℃，体能量密度为100～400j/mm3，离焦距离为0～2.5mm。
14、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
15、1)本专利技术所得铝合金的室温抗拉强度均在440mpa以上，延伸率在9％以上；300℃屈服强度均超过286mpa，力学性能保持率均大于65％，是具有优异力学性能和耐热性的铝合金材料。
16、2)本专利技术扩展了可供3d打印铝合金的种类，并且所制得的铝合金粉末具有优异的耐热性、力学性能且成本较为低廉。
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1.一种用于3D打印的铝合金粉末，其特征在于，包括如下质量分数的组分：Ce 8～12％，Er 0.3～0.5％，Zr0.2～0.3％，其余为Al。
2.权利要求1所述一种用于3D打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
3.根据权利要求2所述一种用于3D打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述熔融在保护气氛下进行，熔融的温度为740～760℃。
4.根据权利要求2或3所述一种用于3D打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述保温的时间为8～12min，保温的温度为740～760℃。
5.根据权利要求2或3所述一种用于3D打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述气雾化制粉在保护气氛下进行，气雾化制粉的温度为750～770℃，气雾化制粉的气体压力为1.8～2.2MPa。
6.根据权利要求5所述一种用于3D打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述过筛后粉体的粒径为10～100μm。
7.根据权利要求2所述一种用于3D打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述等离子球化处理中，送粉速率为
8.根据权利要求2或5所述一种用于3D打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述保护气氛和等离子球化处理用气体为氩气。
9.权利要求1所述一种用于3D打印的铝合金在3D打印中的应用，其特征在于，采用逐层熔化凝固成形工艺进行3D打印。
10.根据权利要求9所述一种用于3D打印的铝合金在3D打印中的应用，其特征在于，所述逐层熔化凝固成形工艺为选区激光熔化工艺；所述选区激光熔化工艺中，激光功率为200～400W，扫描速度为1000～2000mm/s，舱口距离为100～200μm，层厚为10～30μm，预热温度为100～150℃，体能量密度为100～400J/mm3，离焦距离为0～2.5mm。
...【技术特征摘要】
1.一种用于3d打印的铝合金粉末，其特征在于，包括如下质量分数的组分：ce 8～12％，er 0.3～0.5％，zr0.2～0.3％，其余为al。
2.权利要求1所述一种用于3d打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
3.根据权利要求2所述一种用于3d打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述熔融在保护气氛下进行，熔融的温度为740～760℃。
4.根据权利要求2或3所述一种用于3d打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述保温的时间为8～12min，保温的温度为740～760℃。
5.根据权利要求2或3所述一种用于3d打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述气雾化制粉在保护气氛下进行，气雾化制粉的温度为750～770℃，气雾化制粉的气体压力为1.8～2.2mpa。
6.根据权利要求5所述一种用于3d打印的铝合金粉末的制备方法，其特征在于，所述过筛后粉体的粒径为10～1...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏午，胡继飞，黄晖，高坤元，文胜平，吴晓蓝，荣莉，聂祚仁，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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