[发明专利]一种金属3D打印的Al-Li-Cu-Mg系铝合金丝材的制备方法及其设备

说明书

本发明涉及一种金属3D打印的Al‑Li‑Cu‑Mg系铝合金丝材的制备方法及其设备，S1混粉：Li 0.45‑0.95％、Cu 2‑6％、Mg 0.65‑1.15％、Mn 0.1‑0.55％、Zn 0.15‑0.65％；Ti 0.05‑0.25％、Zr0.1‑1.2％、杂质≤0.25％，余量为Al；S2制备预制块：将均匀混合好的粉末通过模压制成预制块；S3挤压：在真空环境下对预制块进行加热，将预制块移入挤压装置中，制备铝合金棒材；S4拉拔：将挤压后的铝合金棒材拉拔成直径为0.1‑0.6mm的丝材。为消除拉拔变形加工过程产生的残余应力，道次累积变形量达到50‑70％时，真空退火一次；S5超声波清洗：通过超声波清洗，获得Al‑Li‑Cu‑Mg系铝合金丝材。本发明采用粉末法制备预制块，可以获得材料成分控制精确、组织结构比较均匀的铝合金；此外添加Zr元素可以细化晶粒，可以获得性能优良的丝材，有利于3D打印。

技术领域

本发明属于3D打印金属材料领域，具体涉及一种金属3D打印的Al-Li-Cu-Mg系铝合金丝材的制备方法及其设备，适用于打印航空航天领域高强度要求的制件。

背景技术

铝合金具有低密度，高强度以及优良的导电性和抗蚀性，因而被广泛用于汽车、机械船舶、航空航天等领域。其中Al-Li-Cu-Mg系铝合金综合性能好，具有全面替代传统航空航天用铝合金的趋势。

金属3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。金属3D打印可分为送粉/铺粉和送丝两种工艺方式，其中基于金属粉末的3D打印技术成形精度高，适合加工形状复杂的小型构件，但是材料利用率低，且粉末对环境有一定的污染；而金属丝材3D打印效率高，打印零件尺寸大，设备便宜，为3D打印领域开辟了新的思路和方向。

本发明的目的在于提供一种金属3D打印的铝合金丝材的制备方法及其设备，通过混粉、挤压、拉拔制备适合于金属3D打印的丝材，为金属3D打印高效率、大尺寸、低成本提供了可能。

本发明所要解决的上述技术问题通过以下技术方案予以解决：

一种金属3D打印的铝合金丝材的制备方法，包括如下步骤：7]S1.混粉：金属粉末按以下重量百分数含量进行称取后进行混合：Li 0.45-0.95％、Cu 2-6％、Mg 0.65-1.15％、Mn 0.1-0.55％、Zn 0.15-0.65％；Ti 0.05-0.25％、Zr0.1-1.2％、杂质≤0.25％，余量为Al；

S2.制备预制块：将均匀混合好的粉末通过模压制成预制块；

S3.挤压：对预制块进行加热，升温速率为50-200℃/min，直至预制块温度升至480-520℃，并在选定的温度下保温5-30min后，将预制块移入挤压装置中，在一定的压强及挤压比下进行挤压，制备5-8mm铝合金棒材；

S4.拉拔：将挤压后的铝合金棒材拉拔成直径为0.1-0.6mm的丝材。为消除拉拔变形加工过程产生的残余应力，道次累积变形量达到50-70％时，真空退火一次，真空退火温度为320-400℃，退火时间为15-30min；

S5.超声波清洗：通过超声波清洗，获得Al-Li-Cu-Mg系铝合金丝材。

本发明中，S1中所述的粉末，其粒径分别为：Al 35-55μm；Li 55-100μm、Cu 10-30μm、Mg 15-35μm、Mn 35-55μm、Zn 1-15μm；Ti 45-75μm、Zr 15-35μm；

本发明中，S2中所述的通过模压制备预制块，压强在50-150MPa之间。