[发明专利]一种铝-稀土合金粉末及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种铝‑稀土(Al‑Re)合金粉末及其制备方法和应用。所述Al‑Re合金粉末包括如下质量分数的各组分：Re：8.0～15.0％，Mn：0.1～2.0％，Fe：0.2～4.0％；更优选还包括1.0～10.0％的TiB₂增强颗粒。其制备方法包括将纯铝、TiB₂/Al复合材料母料升温熔炼，将Al‑Re中间合金、Al‑Mn中间合金、Al‑Fe中间合金依次加入熔体中，除气精炼后通过气雾化即得所述Al‑Re合金粉末。所制备的Al‑Re合金粉末具备较高的激光吸收率，适用于激光增材制造技术。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种Al-Re合金粉末，更具体地，涉及一种铝-稀土(Al-Re)合金粉末及其制备方法和应用，可用于激光增材制造。

背景技术

随着科学技术的发展，航空航天、兵器制造等领域对材料的要求愈加苛刻。特别地，在汽车、飞机发动机领域装备的结构材料不仅要求材料具备精密、复杂的整体结构，还要求材料具备相当高的常温和高温服役下的力学性能。在诸多材料成型技术中，激光增材制造技术相比传统铸造挤压工艺，既可以成型复杂形状的结构件，又可以大幅提高金属构件的力学性能。因此，激光增材制造技术正在成为新材料制备制造领域中关键的成型技术。

然而，铝由于流动性差、激光反射率高、易氧化等缺点，通过激光增材制造成形得到的铝合金试样往往存在较多缺陷，目前可供激光增材制造使用的铝合金粉末主要集中在Al-Si合金。比如含有7wt％Si到10wt％Si的亚共晶和共晶Al-Si合金，其流动性好，激光吸收率由于Si元素的添加而得到提高。专利CN108486431A报道了一种选区激光熔化技术用Al-Si系铝合金粉末，其成分为：Si：7～15％、Mg：0.8～3％、Mn：1.2～2％、Zr：0.5～1.5％,余量为铝。但是，Al-Si合金成形后热稳定性较差，晶粒组织在高温下迅速粗化，共晶结构瓦解，力学性能会发生严重退化。目前可供使用的合金粉末种类有限，新型合金粉末的开发具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝合金粉末及其制备方法和应用，以克服现有技术存在的缺陷，满足相关领域应用的需要。

对于一种铝-稀土(Al-Re)合金，当Re(＝La或Ce元素)成分在～12wt％时，Al和Re发生共晶反应形成共晶体系，其熔体具有较好的流动性。同时Al-Re系合金由于Re元素在Al中极低的扩散系数和固溶度使得其具备了优异的热稳定性。加入Re产生丰富的跃迁能级作用，能吸收多种波长的激光能量，大幅度降低激光反射率，从而提高激光吸收率。同时合金中加入一定含量的Mn，Fe元素促进形成Al₆(Mn,Fe)的高熔点相，可以促进粉末激光吸收率的提高。Al₆(Mn,Fe)高熔点相和Re的有益效果并不干扰，可以联合促进合金粉末性能的提高。Al-Re合金粉末热稳定性较好。同时，Re元素，Al₆(Mn,Fe)高熔点相和TiB₂颗粒能够改善粉末的激光吸收率，有望弥补Al-Si合金粉末的劣势。La和Ce相比于其他稀土元素独有的价格优势亦是本发明的技术方案得以实行的重要因素。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种Al-Re合金粉末，包括如下质量分数的各组分：

Re：8.0～15.0％

Mn：0.1～2.0％

Fe：0.2～4.0％

余量为Al和不可避免的杂质。

优选地，所述的Al-Re合金粉末，包括如下质量分数的各组分：

Re：8.0～12.0％

Mn：0.5～1.0％

Fe：1.5～3.0％

余量为Al和不可避免的杂质。