一种激光选区熔化铝合金及增材制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112775440A(43)申请公布日2021.05.11(21)申请号202011551875.2(22)申请日2020.12.24(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人陆皓李相洋余志远李传宗(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人杨元焱(51)Int.Cl.B22F10/28(2021.01)C22C21/02(2006.01)C22C14/00(2006.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y70/00(2020.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种激光选区熔化铝合金及增材制造方法(57)摘要本发明涉及一种激光选区熔化铝合金成分设计及增材制造方法，通过钛元素添加对选区激光熔化铝合金的成分与性能进行设计，钛元素添加方法为铝合金粉末和钛合金粉末混合，按照质量百分比计，所述铝合金粉末不低于90％，其余为钛合金粉末。所述增材制造方法包括采用激光作为热源，基于铺粉的SLM方法，进行分层扫描得到零件。钛元素的添加提高了激光吸收率，扩大了工艺窗口范围，并且贴合SLM技术的快速凝固特点，提高了钛在铝中的固溶度，并生成纳米Al3Ti第二相，通过固溶强化和纳米析出相强化，零件的力学性能得到提高。CN112775440ACN112775440A权利要求书1/1页1.一种激光选区熔化用铝合金，其特征在于，通过混粉方法进行钛元素添加制备得到，按照质量百分比计，所述铝合金粉末不低于90％，其余为钛合金粉末。2.根据权利要求1所述的一种激光选区熔化用铝合金，其特征在于，按照质量百分比计，所述铝合金粉末为90％～99.5％，所述钛合金粉末为0.5％～10％。3.根据权利要求2所述的一种激光选区熔化用铝合金，其特征在于，按照质量百分比计，所述铝合金粉末为95％～99.5％，所述钛合金粉末为0.5％～5％。4.根据权利要求3所述的一种激光选区熔化用铝合金，其特征在于，按照质量百分比计，按照质量百分比计，所述铝合金粉末为99.5％，所述钛合金粉末为0.5％，或者，所述铝合金粉末为95％，所述钛合金粉末为5％；或者，所述铝合金粉末为97％，所述钛合金粉末为3％。5.根据权利要求1‑4任一项所述的一种激光选区熔化用铝合金，其特征在于，所述铝合金粉末选用AlSi10Mg，按照质量百分比，其组分为：Al为89％，Si为10.2％，Mg为0.3％，Fe为0.2％，Ti为0.016％，Mn为0.007％；所述钛合金粉末选用TC4，按照质量百分比，其组分为：Ti为89％，Al为6.28％，V为3.91％，Fe为0.04％，C为0.011％。6.根据权利要求5所述的一种激光选区熔化用铝合金，其特征在于，所述铝合金粉末的粒径为20～63μm，所述钛合金粉末的粒径小于20μm。7.一种激光选区熔化铝合金增材制造方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的选取激光熔化用铝合金为原料，将铝合金粉末和钛合金粉末进行充分的预混合，烘干，使用SLM进行零件制造。8.根据权利要求7所述的一种激光选区熔化铝合金增材制造方法，其特征在于，混粉方法使用球磨或者V型混粉机进行预混粉操作；在真空80～180℃烘干2～5h，去除粉末中含有的水分。9.根据权利要求8所述的一种激光选区熔化铝合金增材制造方法，其特征在于，在氮气保护气氛下进行SLM，所述参数为：基板预热温度50～100℃，激光光斑直径为50～150μm，层厚为20～60μm，激光功率200～400W，扫描速度900～1600mm/s，扫描间距为50～200μm，采用条带状扫描方式，层间扫描角度为30～90°。10.根据权利要求9所述的一种激光选区熔化铝合金增材制造方法，其特征在于，选择铝合金基板，将基板固定在工作台上，将混合粉末加入到粉仓中，对基板调平操作后，对SLM设备抽取真空并且充入氮气作为保护气体，另一方面对基板进行预热，当氧含量低于3000ppm，基板温度达到预热设定值时，进行SLM打印过程。2CN112775440A说明书1/5页一种激光选区熔化铝合金及增材制造方法技术领域[0001]本发明涉及激光选区熔化快速成型领域，特别是涉及一种激光选区熔化铝合金成分设计及增材制造方法。背景技术[0002]铝合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强等优点，已经被广泛应用于航空、航天、轨道交通、船舶、汽车等领域。激光增材制造一方面能够实现近净成形，提高材料的利用率，另一方面激光增材的的快速凝固过程能够细化晶粒，提高性能。但是激光增材制造的零件力学性能虽然优于铸造件，但是一般低于锻造件，而且铝合金件强度不高、刚度低，耐磨损能力差，这限制了铝合金激光增材技术的应用范围。因此提高铝