[发明专利]3D打印高强度铝合金用金属粉末、打印方法及其应用

权利要求书

1.一种3D打印高强度铝合金用金属粉末，包括铝合金微米颗粒，其特征在于，所述铝合金微米颗粒表面从里到外依次修饰有石墨烯和纳米增强颗粒；石墨烯添加量为所述金属粉末总质量的0.3-0.6％，纳米增强颗粒总添加量为所述金属粉末总质量的1-3％；所述铝合金微米颗粒的粒径为10μm-60μm；纳米增强颗粒的粒径为30nm-60nm。

2.根据权利要求1所述的3D打印高强度铝合金用金属粉末，其特征在于，按质量百分比计，所述铝合金微米颗粒中元素的组分含量为，Zn：4.7-6.0wt％，Mg：1.5-2.5wt％，Cu：1.6-2.0wt％，Cr：0.15-2.0wt％，Fe：0.15-0.18wt％，Mn：0.01-0.03％，Yb：0.3-0.6wt％，Si：≤0.08wt％，Ti≤0.01wt％，余量为Al。

3.根据权利要求1所述的3D打印高强度铝合金用金属粉末，其特征在于，所述纳米增强颗粒包括ZrB₂纳米颗粒和/或TiB₂纳米颗粒。

4.根据权利要求3所述的3D打印高强度铝合金用金属粉末，其特征在于，所述3D打印高强度铝合金用金属粉末由以下方法制备：

S1、将粒径为10μm-60μm，平均球形度≥0.95的铝合金微米颗粒加入到十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，通过超声使铝合金微米颗粒在十六烷基三甲基溴化铵水溶液中充分分散，然后经过搅拌、洗涤、过滤，得到十六烷基三甲基溴化铵修饰的带正电荷的铝合金微米颗粒；

S2、将步骤S1得到的带正电荷的铝合金微米颗粒加入去离子水中，搅拌或超声分散得到铝合金微米颗粒悬浮液；将石墨烯加入去离子水中，超声充分分散得到石墨烯分散液，将石墨烯分散液加入到铝合金微米颗粒悬浮液中，充分搅拌，使得带负电荷的石墨烯通过静电吸引吸附到带正电荷的铝合金微米颗粒表面，得到表面修饰有石墨烯的铝合金微米颗粒悬浮液；

S3、将纳米增强颗粒加入到去离子水中，超声充分分散得到纳米增强颗粒悬浮液，并将所述增强颗粒悬浮液加入表面修饰有石墨烯的铝合金微米颗粒悬浮液中，充分搅拌，使得纳米增强颗粒吸附在石墨烯表面，然后过滤，冷冻干燥；得到石墨烯和纳米增强颗粒修饰的铝合金微米颗粒；

S4、将步骤S3制得的石墨烯和纳米增强颗粒修饰的铝合金微米颗粒进行筛分处理，得到粒度为10μm-60μm的细小均匀粉末；

S5、将步骤S4筛分处理得到的粉末装舟置于真空脱气炉，进行真空脱气，即可得到用于3D打印高强度铝合金的金属粉末。

5.一种用权利要求1-4任一所述的3D打印用高强度铝合金金属粉末进行3D打印的方法，包括以下步骤：a、构建所需制备零件构件的三维模型并将其输入3D打印编辑软件中，编辑后进行二维化处理，得到二维切片数据并将其导入选区熔化成形设备，设定熔化沉积扫描路径和加工工艺参数；b、通过设置在成形基板上方的感应加热装置预热成形基板，密封选区熔化成形设备的工作台并充入氩气保护；c、按照所述二维切片数据的切片厚度，将所述用于3D打印高强度铝合金的金属粉末在成形基板上进行一层铺粉；d、选区熔化成形设备的热源按照预先设定的扫描路径，选择性地对成形基板上的金属粉末进行扫描，粉末熔化并凝固，形成熔覆层，即完成一个层面的扫描；e、完成步骤d中一个层面扫描后，成形基板下降一个层厚的距离，并将所述用于3D打印高强度铝合金的金属粉末在步骤d中形成的熔覆层上进行一层铺粉；f、重复上述步骤d-e-d，直至零件构件加工完成；然后关闭系统，待部件冷却至室温时取出；其特征在于：所述选区熔化成形设备的热源为激光-TIG复合热源，激光与TIG电弧通过旁轴复合；每完成步骤d中一个层面扫描后，用红外测温仪对所述层面熔覆层表面温度进行监测，通过对冷却时间的控制或者感应加热装置对熔覆层的辅助加热，当熔覆层表面温度为预先设定的冲击温度时，对熔覆层进行超声冲击处理；超声冲击处理后，通过对冷却时间的控制或者感应加热装置对熔覆层的辅助加热，当熔覆层表面温度为预先设定的扫描温度时，进行步骤e，开始下一个层面的扫描。

6.根据权利要求5所述的3D打印方法，其特征在于，所述预先设定的扫描温度为240-260℃。