【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造，更具体地，涉及一种5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法及铝合金复合材料。
技术介绍
1、增材制造技术（additive manufacturing，简称am）又称3d打印技术，是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术，体现了信息网络技术与先进材料技术、数字制造技术的密切结合，是先进制造业的重要组成部分。
2、选区激光熔化（lpbf）是制造金属部件的最常用且制备效果较好的增材制造技术之一，其使用计算机辅助设计模型，打印过程中高能激光束熔化粉末，并以极快的冷却速度凝固，采用逐层熔化和叠加成型方法，可以生产具有几乎无限设计自由度的定制部件。构件模型来自计算机设计，因此该制备技术不需要模具，缩短了生产周期，减少了材料浪费。
3、铝合金作为典型轻质合金，具有低密度、高比强度、高热导率、易加工优点，商业化制备的高强铝合金已经广泛应用于航空航天、航海、汽车工业等领域。5系铝合金兼顾优良的抗蚀性能，无低温脆性和磁性，被大量应用在船体结构中，如船舶推进器、叶轮、船用热交换器等零件上。在增材制造中，由于5系铝合金具有较高含量的mg元素，增材制造难度大，且由于热裂纹和强化元素蒸发导致增材制造得到的铝合金复合材料存在裂纹缺陷、致密化效果差的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法及铝合金复合材料，用于解决现有增材制造中，由于5系铝合金具有较高含量的mg元素，增材制造难度大，且由于热裂
2、第一方面，本专利技术提供了一种5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，包括：
3、获取5系铝合金粉末，该5系铝合金中镁含量为4~6wt%；
4、在所述5系铝合金粉末中加入碳化钛颗粒和元素单质粉末进行混合，使所述碳化钛颗粒均匀分散在5系铝合金粉末的表面，得到混合粉末；
5、对所述混合粉末保温处理后，经筛分收集小粒径的复合粉末；其中，保温处理的温度为80~120℃、时间为2~8小时，筛分过程中筛网孔径为150~200目；
6、将所述复合粉末增材成型，完成对5系铝合金的改性，并得到铝合金复合材料。
7、与现有技术相比，本专利技术的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法中，选取镁含量为4~6wt%的5系铝合金，通过将碳化钛颗粒分散在5系铝合金粉末的表面，即碳化钛颗粒附着在5系铝合金粉末表面，得到所述混合粉末。由于碳化钛颗粒具有良好的稳定性，在增材成型（或增材制造）过程中，附着在5系铝合金粉末表面的碳化钛颗粒可提高复合粉末间的热扩散，并维持增材成型（或增材制造）过程中的熔池温度稳定在一定温度值，可避免该5系铝合金粉末中的mg（镁）元素过多蒸发，在保持5系铝合金原有特性的同时，降低增材制造难度。进一步地，上述碳化钛颗粒具有高硬度、高弹性模量和热稳定性良好的优点，经上述增材成型后可提高制备得到的铝合金复合材料的强度；再进一步地，上述碳化钛颗粒的晶格结构与铝的错配度较低，可作为晶粒细化剂，消除铝合金复合材料打印过程的热裂倾向，制备出组织致密、无裂纹、晶粒细小，且各向同性的铝合金复合材料。在上述改性方法中，本专利技术在混合粉末中加入了元素单质粉末，选择性添加不同类型的元素单质粉末会给铝合金复合材料带来不同性能的提升，该元素单质粉末可根据所需铝合金复合材料的性能选择其添加种类或添加量，对于该5系铝合金的改性来说，添加元素单质粉末的方式具有简易和经济的优点。通过本专利技术的上述技术方案，解决了现有增材制造中，由于5系铝合金具有较高含量的mg元素，增材制造难度大，且由于热裂纹和强化元素蒸发导致增材制造得到的铝合金复合材料存在裂纹缺陷、致密化效果差的技术问题。
8、进一步地，本专利技术的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法中，所述5系铝合金包括5083铝合金、5056铝合金、5154铝合金和5754铝合金和al-mg-sc-zr合金；和/或，
9、所述5系铝合金粉末的粒径为10~60µm。
10、进一步地，本专利技术的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法中，所述碳化钛颗粒的粒径为50nm~5µm；和/或，
11、所述混合粉末中碳化钛颗粒的占比为2~8wt%。
12、进一步地，本专利技术的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法中，所述元素单质包括镁、锰、铜、钛、锌和锆中的一种或多种。
13、进一步地，本专利技术的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法中，所述元素单质粉末的粒径为1~100µm；和/或，
14、所述混合粉末中元素单质粉末的占比为0.5~8wt%。
15、进一步地，本专利技术的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法中，所述将所述复合粉末增材成型，包括：
16、对所述复合粉末进行选区激光熔化，完成增材成型；
17、其中，所述激光的功率为200~400w，扫描速度为400~1200mm/s，层厚为30~60µm。
18、进一步地，本专利技术的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法中，所述对所述复合粉末进行选区激光熔化的过程中，氧含量低于0.05%，成形室压力为8~12mbar。
19、进一步地，本专利技术的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法中，所述在所述5系铝合金粉末中加入碳化钛颗粒和元素单质粉末进行混合，包括：
20、在所述5系铝合金粉末中加入碳化钛颗粒和元素单质粉末；
21、通过振动混粉，使所述碳化钛颗粒均匀分散在5系铝合金粉末的表面。
22、进一步地，本专利技术的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法中，所述振动混粉的过程中，采用粒径为5~10mm的研磨球，混合料与所述研磨球的质量比为1：（2~4），振动频率为40~60hz，振动时间为1~4小时。
23、第二方面，本专利技术提供了一种铝合金复合材料，利用上述5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法制备得到。
24、与现有技术相比，本专利技术的铝合金复合材料的有益效果与上述技术方案所述5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法的有益效果相同，此处不再赘述。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述5系铝合金包括5083铝合金、5056铝合金、5154铝合金和5754铝合金和Al-Mg-Sc-Zr合金；和/或，
3.根据权利要求2所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述碳化钛颗粒的粒径为50nm~5µm；和/或，
4.根据权利要求3所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述元素单质包括镁、锰、铜、钛、锌和锆中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述元素单质粉末的粒径为1~100µm；和/或，
6.根据权利要求5所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述将所述复合粉末增材成型，包括：
7.根据权利要求6所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述对所述复合粉末进行选区激光熔化的过程中，氧含量低于0.05%，成形室压力为8~12mbar。p>
8.根据权利要求7所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述在所述5系铝合金粉末中加入碳化钛颗粒和元素单质粉末进行混合，包括：
9.根据权利要求8所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述振动混粉的过程中，采用粒径为5~10mm的研磨球，混合料与所述研磨球的质量比为1：（2~4），振动频率为40~60Hz，振动时间为1~4小时。
10.一种铝合金复合材料，其特征在于，利用权利要求1~9中任一项所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述5系铝合金包括5083铝合金、5056铝合金、5154铝合金和5754铝合金和al-mg-sc-zr合金；和/或，
3.根据权利要求2所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述碳化钛颗粒的粒径为50nm~5µm；和/或，
4.根据权利要求3所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述元素单质包括镁、锰、铜、钛、锌和锆中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方法，其特征在于，所述元素单质粉末的粒径为1~100µm；和/或，
6.根据权利要求5所述的5系铝合金的碳化钛和元素粉末改性方...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈彪，闫龙威，万杰，李金山，唐斌，王军，樊江昆，薛祥义，
申请(专利权)人：西北工业大学，
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。