【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造，具体涉及到一种含ce、yb元素的增材制造5系铝合金粉末材料及其制备方法。
技术介绍
1、民机型号中诸如舱门铰链臂等形状复杂的铝合金零件采用传统铸造方法存在尺寸超差、良品率低、制造周期长等问题，应用增材制造高强韧铝合金则可近净成形、减少机加工工作量、大大缩短制造周期，并且具有快速设计迭代的优势。根据已有材料性能数据积累，增材制造高强韧铝合金的材料规范值与7050、7075锻件的材料规范值相当，增材制造高强韧铝合金可以考虑替代传统铝合金锻铸件、机加件，应用于具有集成设计优化需求的复杂铝合金零件，从而减少零件数量和装配工时，在型号中具有广泛的潜在应用场景。
2、现有的增材制造高强韧铝合金成分一般为al-mg-sc-zr，强度一般在450mpa-500mpa之间，仍低于7050铝合金(最高约530mpa)。本专利技术在al-mg-sc-zr铝合金的基础上添加了一定量的稀土元素ce、yb，主要作用是作为增强相的细化剂，即细化al3(sc,zr)纳米粒子，还能够细化铝合金基体的晶粒尺寸；合金中si、mn元素作用是促进ce和yb元素以团簇原子和短程有序的形式存在，主要作用是增强相的细化剂，即对al3(sc,zr)纳米粒子细化，还能够细化铝合金基体的晶粒尺寸；可延缓疲劳裂纹的产生，提高断裂韧性，将抗拉强度提升至550mpa级，且断裂伸长率不低于10％，大幅提升合金的综合静态和动态的力学性能，满足航空航天应用。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实
2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
3、因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种含ce、yb元素的增材制造5系铝合金粉末材料及其制备方法。
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：元素mg，元素sc，元素zr，元素mn，元素si，元素yb，元素ce和元素al：其中，
5、按质量分数计，所述mg含量为4-12％，sc含量为0.6-0.8％，zr含量为0.1-0.8％，mn含量为0.2-0.5％，si含量为0.3-1.0％，yb含量为0.03-0.8％，ce含量为0.03-0.8％，其余为al及其他杂质。
6、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：按质量分数计，所述增材制造5系铝合金粉末材料由以下组分组成：mg：6.5％，sc：0.60％，zr：0.42％，mn：0.50％，si：0.90％，yb：0.05％，ce：0.08％，其余为al。
7、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述增材制造5系铝合金粉末材料具有如下特性：
8、(a)致密度不低于98％；
9、(b)抗拉强度典型值不低于550mpa，屈服强度典型值不低于500mpa，抗拉强度s值不低于540mpa；
10、(c)拉伸强度变异系数cv值不高于2％，断裂伸长率不低于10％，硬度不低于160hv；
11、(d)粉末粒径为15～135μm，粉末松装密度不低于1.3g/cm3，振实密度不低于1.6g/cm3，球形度不低于85％。
12、因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种含ce、yb元素的增材制造5系铝合金粉末材料的制备方法。
13、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：
14、粉末配比设计：称取组元元素或中间合金，配制成混合料；
15、工具除杂：对所有搅拌工具涂覆钛白粉涂层，以免进入杂质；对坩埚等工具进行烘干，保证制粉环境干燥；
16、真空熔炼：将上述混合粉末真空熔炼；
17、雾化制粉：采用氩气作为介质对熔炼后合金进行雾化；
18、筛分：将制好的粉末完成筛分；
19、保温干燥：将筛分后的粉末保温干燥。
20、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述真空熔炼为，先抽真空至10-2pa以内，熔炼温度为700～1000℃，再充入氩气到微正压，熔炼炉内气压为0.55～0.7mpa。
21、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述雾化制粉，采用氩气，气雾化压力为5～7.5mpa，气体流量2～5ml/min。
22、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述保温干燥温度为80～120℃，保温3～8h。
23、本专利技术的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种含ce、yb元素的增材制造5系铝合金粉末材料在航空航天领域中的应用。
24、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：
25、设置激光扫描路径与激光扫描参数；基板预热温度为90～120℃，铺粉层厚为0.03～0.06mm；在打印起始层1～10层，激光扫描功率为210～380w，扫描速度为700～1100mm/s，每层激光重复扫描两遍；打印中间层内部实体激光扫描功率为200～400w，扫描速度为800～1200mm/s，扫描间距为0.05～0.2mm，层间转角67°；打印中间层外部轮廓激光扫描功率为180～380w，扫描速度为600～1500mm/s；打印临近结束1～10层，激光扫描功率为180～400w，扫描速度为600～1500mm/s，每层激光重复扫描两遍。
26、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：打印完成后样件连同基板放入真空炉进行去应力退火后再进行时效处理，所述去应力退火温度150～200℃，保温时间3～10h，冷却方式为空冷。
27、作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：时效处理温度为300～350℃，采用真空或氩气保护，保温时间为2～10h，冷却方式为炉冷。
28、本专利技术有益效果：
29、(1)本专利技术在al-mg-sc-zr铝合金的基础上添加了一定量的稀土元素yb、ce，其中yb元素能与合金元素形成al3(zr,yb)相，作为非均匀形核位点，细化晶粒，此外al3(zr,yb)相弥散分布，能对位错进行钉扎，提高性能。
30、(2)本专利技术中ce元素用在于增加合金成分过冷，减少合金中的气体和夹杂物，并使夹杂物趋于球化，与al、mn元素形成亚稳相，细化晶粒，降低裂纹敏感性，而且能够消耗合金中的fe杂质，增加了合金的稳定性。
31、(3)本专利技术合金中si、mn元素作用是促进yb和ce元素以团簇原子和短程有序的形式存在，主要作用是增强相的细化剂，即对al3(sc,zr)纳米粒子细化，还能够细化铝合金基体的晶粒尺寸；可延缓疲劳裂纹的产生，提高断裂韧性，将抗拉强度提升至550mpa级且保持较高的韧性和延伸率，大幅提升合金的综合静态和动态的力学性能，满足航空航天应用。此外，sc元素价格昂贵，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含Ce、Yb元素的增材制造5系铝合金粉末材料，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的增材制造5系铝合金粉末材料，其特征在于：按质量分数计，所述增材制造5系铝合金粉末材料由以下组分组成：Mg：6.5％，Sc：0.60％，Zr：0.42％，Mn：0.50％，Si：0.90％，Yb：0.05％，Ce：0.08％，其余为Al。
3.如权利要求1所述的增材制造5系铝合金粉末材料，其特征在于：所述增材制造5系铝合金粉末材料具有如下特性：
4.如权利要求1～3任一项所述的增材制造5系铝合金粉末材料的制备方法，其特征在于：包括，
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述真空熔炼为，先抽真空至10-2Pa以内，熔炼温度为700～1000℃，再充入氩气到微正压，熔炼炉内气压为0.55～0.7MPa。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述雾化制粉，采用氩气，气雾化压力为5～7.5MPa，气体流量2～5mL/min。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述保温干燥温度为80～120℃，保温3
8.如权利要求1所述的一种含Ce、Yb元素的增材制造5系铝合金粉末材料在航空航天领域中的应用，其特征在于：包括，
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于：打印完成后样件连同基板放入真空炉进行去应力退火后再进行时效处理，所述去应力退火温度150～200℃，保温时间3～10h，冷却方式为空冷。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：所述时效处理温度为300～350℃，采用真空或氩气保护，保温时间为2～10h，冷却方式为炉冷。
...【技术特征摘要】
1.一种含ce、yb元素的增材制造5系铝合金粉末材料，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的增材制造5系铝合金粉末材料，其特征在于：按质量分数计，所述增材制造5系铝合金粉末材料由以下组分组成：mg：6.5％，sc：0.60％，zr：0.42％，mn：0.50％，si：0.90％，yb：0.05％，ce：0.08％，其余为al。
3.如权利要求1所述的增材制造5系铝合金粉末材料，其特征在于：所述增材制造5系铝合金粉末材料具有如下特性：
4.如权利要求1～3任一项所述的增材制造5系铝合金粉末材料的制备方法，其特征在于：包括，
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述真空熔炼为，先抽真空至10-2pa以内，熔炼温度为700～1000℃，再充入氩气到微正压，熔炼炉内气压为0...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文静，李瑞迪，梁恩泉，支盛兴，邓操，章骏，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。