【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料领域，具体涉及一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材及其制备方法。
技术介绍
0、技术背景
1、高超声速飞行器具备航程远、速度快、突防能力强等优点。高超声速飞行器在飞行过程中由于空气的摩擦，结构件表面的温度升高，因此要求其结构件在高温下具有较强的承载能力，即结构件具备优异的高温性能。高超声速飞行的结构件表面都有防热涂层，一般防热涂层的重量大于结构件的重量，因此提高结构件的高温性能有助于实现整体减重，从而增加飞行器航程。材料的耐热性是提高结构件高温承载能力的关键因素。
2、超高声速飞行器结构件一般具有异形、薄壁的特点，采用传统的制造方法难以满足要求。电弧熔丝增材制造技术采用“离散、堆积”的原理，将复杂的三维构件转化为二维，极大的降低了复杂构件的生产难度。另外，电弧熔丝增材制造技术还具有对设计响应速度快、综合制造成本低、可实现数字化、智能化制造等优点。无论在产品的研制阶段还是批量生产阶段，通过电弧熔丝增材制造技术生产壳体类结构件都具有显著的优势。
3、但是目前适用于电弧熔丝增材制造的铝合金材料，其高温性能普遍较低。以al～cu合金2319为例，经电弧熔丝增材制造工艺成型后，其堆积体的室温抗拉强度达到470mpa，但200℃保温30min的力学性能只有300mpa，下降幅度很大。研究发现，高强铝合金一般通过析出过渡相提高合金强度，过渡相为亚稳相高温下无法稳定存在，经历高温过程会迅速粗化、长大，使合金的力学性能大幅度降低。因此，在铝合金中引入高温下稳定存在的相是提高高温性能
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，本专利技术所述的铝合金丝材，加工过程顺畅，焊丝晶粒细小，组织均匀，适用于电弧熔丝增材制造。增材成形堆积体热处理后，组织晶粒细小、均匀，强化相弥散分布，具有良好的室温及高温性能。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，按质量百分比计，成分为：锰mn：0.3～0.5％，铜cu：5.3～5.8％，钛ti：0.15～0.35％，硼b：0.0005～0.006％，钒v：0.05～0.3％，锆zr：0.05～0.2％，镉cd：0～0.4％，碳化硅sic：0.1～0.4％，铁fe：≤0.15％，硅si:≤0.06％，镁mg：≤0.05％，锌zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝al。
4、一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，按质量百分比计，成分为：锰mn：0.3～0.5％，铜cu：5.3～5.8％，钛ti：0.15～0.25％，硼b：0.001～0.004％，钒v：0.05～0.2％，锆zr：0.1～0.2％，镉cd：0～0.3％，碳化硅sic：0.1～0.2％，铁fe：≤0.15％，硅si:≤0.06％，镁mg：≤0.05％，锌zn：≤0.03％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝al。
5、一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，按质量百分比计，成分为：锰mn：0.35～0.45％，铜cu：5.5～5.7％，钛ti：0.15～0.2％，硼b：0.002～0.003％，钒v：0.1～0.15％，锆zr：0.1～0.15％，镉cd：0～0.25％，碳化硅sic：0.15％，铁fe：≤0.15％，硅si:≤0.05％，镁mg：≤0.04％，锌zn：≤0.02％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝al。
6、一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，按质量百分比计，成分为：锰mn：0.38％，铜cu：5.65％，钛ti：0.19％，硼b：0.0027％，钒v：0.11％，锆zr：0.15％，碳化硅sic：0.15％，铁fe：0.10％，硅si:0.038％，镁mg：0.0024％，锌zn：0.014％，余量为铝al。
7、一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，按质量百分比计，成分为：锰mn：0.43％，铜cu：5.58％，钛ti：0.17％，硼b：0.0024％，钒v：0.1％，锆zr：0.14％，镉cd：0.21％，碳化硅sic：0.15％，铁fe：0.12％，硅si:0.044％，镁mg：0.0032％，锌zn：0.015％，余量为铝al。
8、本专利技术所述的碳化硅sic为具有磁性的碳化硅sic微粉，微粉的粒径为1～3微米，可从市面购买获得。
9、本专利技术还提供了一种本专利技术所述的适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材的制备方法，包括如下步骤：
10、(1)按照配比进行成分原料配料，除碳化硅sic外的其他原料采用电磁感应炉进行熔炼、合金化，形成熔体；
11、(2)合金熔炼结束后，将碳化硅sic加入到熔体当中，通过电磁感应炉的电磁搅拌，使碳化硅sic分散到熔体中；
12、(3)将步骤(2)获得的分散碳化硅sic的熔体转入浇铸炉，在惰性气体保护和电磁搅拌下，采用连铸连挤的工艺制备直径9～12mm的盘条；
13、(4)通过旋锻、拉拔、轧制、刮削、包装过程得到成品丝材。
14、优选的，步骤(1)中，采用电磁感应炉进行熔炼、合金化的电压为400～800v，时间为100～150min。
15、优选的，步骤(2)中，将碳化硅sic包在铝箔中，压入熔体，通过该方式可以提高sic所得率，使加入量可控。
16、优选的，步骤(2)中碳化硅sic分散过程中，电磁搅拌电压为40～60v，分散时间为20～30min。
17、步骤(3)中，惰性气体可以为本领域常用的惰性气体，例如氩气。在s3连铸连挤制备盘条过程中，惰性气体的压力为7～11kpa，根据浇铸炉熔体的重量自动调节氩气压力，保证浇铸速度一致，调节方法为本领域常规方法，电磁搅拌的频率为8～12hz。
18、本方面所述的制备方法，其他未详细描述的操作方法均为本领域的常规操作，例如采用电磁感应炉进行熔炼、合金化、通过旋锻、拉拔、轧制、刮削、包装过程得到成品丝材等。
19、本专利技术还提供本专利技术所述铝合金丝材在军工或航空航天领域中的应用。
20、本专利技术还提供本专利技术所述铝合金丝材在丝材增材制造中的应用。
21、本专利技术所述适用于电弧熔丝增材制造的耐热铝合金丝材中：本专利技术采用的具有磁性的sic微粉，在电磁搅拌的作用下能够很好的分布在熔体中，与铝基体具有良好的润湿效果。在电弧熔丝增材制造过程中，本专利技术采用的具有磁性的sic微粉随丝材熔化进入堆积体后，镶嵌在铝基体中。当合金承受载荷时，sic微粉能够阻碍晶界和位错本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.3～0.5％，铜Cu：5.3～5.8％，钛Ti：0.15～0.35％，硼B：0.0005～0.006％，钒V：0.05～0.3％，锆Zr：0.05～0.2％，镉Cd：0～0.3％，碳化硅SiC：0.1～0.4％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。
2.一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰Mn：0.3～0.5％，铜Cu：5.3～5.8％，钛Ti：0.15～0.25％，硼B：0.001～0.004％，钒V：0.05～0.2％，锆Zr：0.1～0.2％，镉Cd：0～0.3％，碳化硅SiC：0.1～0.2％，铁Fe：≤0.15％，硅Si:≤0.06％，镁Mg：≤0.05％，锌Zn：≤0.03％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝Al。
3.一种适用于电弧熔
4.权利要求1～3中任一项所述的一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，其特征在于，碳化硅SiC为具有磁性的碳化硅SiC微粉，微粉的粒径为1～3微米。
5.权利要求1～4中任一项所述的适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用电磁感应炉进行熔炼、合金化的电压为400～800V，时间为100～150min。
7.根据权利要求5所述的适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材的制备方法，其特征在于，步骤(2)中将碳化硅SiC包在铝箔中，压入熔体中；优选的，在碳化硅SiC分散过程中，电磁搅拌电压为40～60V，分散时间为20～30min。
8.根据权利要求5所述的适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，惰性气体为氩气；在S3连铸连挤制备盘条过程中，惰性保护气体的压力为7～11Kpa，电磁搅拌的频率为8～12Hz。
9.权利要求1～4任一项所述的铝合金丝材在军工或航空航天领域中的应用。
10.权利要求1～4任一项所述的铝合金丝材在丝材增材制造中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰mn：0.3～0.5％，铜cu：5.3～5.8％，钛ti：0.15～0.35％，硼b：0.0005～0.006％，钒v：0.05～0.3％，锆zr：0.05～0.2％，镉cd：0～0.3％，碳化硅sic：0.1～0.4％，铁fe：≤0.15％，硅si:≤0.06％，镁mg：≤0.05％，锌zn：≤0.1％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝al。
2.一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰mn：0.3～0.5％，铜cu：5.3～5.8％，钛ti：0.15～0.25％，硼b：0.001～0.004％，钒v：0.05～0.2％，锆zr：0.1～0.2％，镉cd：0～0.3％，碳化硅sic：0.1～0.2％，铁fe：≤0.15％，硅si:≤0.06％，镁mg：≤0.05％，锌zn：≤0.03％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝al。
3.一种适用于电弧熔丝增材制造耐高温的铝合金丝材，其特征在于，按质量百分比计，成分为：锰mn：0.35～0.45％，铜cu：5.5～5.7％，钛ti：0.15～0.2％，硼b：0.002～0.003％，钒v：0.1～0.15％，锆zr：0.1～0.15％，镉cd：0～0.25％，碳化硅sic：0.15％，铁fe：≤0.15％，硅si:≤0.05％，镁mg：≤0.04％，锌zn：≤0.02％，其他单个杂质元素：≤0.05％，其他杂质元素合计：≤0.15％，余量为铝al；优选为按质量百分比计，成分为：锰mn：0.38％，铜cu：5.65％，钛ti：0.19％，硼b：0.0027％，钒v：0.11％，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，王振飚，王伟，翟玉春，
申请(专利权)人：抚顺东工冶金材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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