[发明专利]一种增材制造用高强韧Al-Mg2

说明书

本发明属于新材料制备技术领域，具体涉及一种增材制造用高强韧Al‑Mg₂Si‑Zn合金及其制备方法和应用。所述Al‑Mg₂Si合金按质量百分比计，由以下成分组成：Mg 3.5～9.5％，Si 1.3～3.5％，Mn 0.4～0.9％，Fe 0.05～2.5％，Zn 2～5.5％，余量为铝及不可去除的杂质元素。所述Al‑Mg₂Si‑Zn合金由合金制造、粉末制造、选区激光熔化成型等工艺制造需要的零部件。本发明制造的合金零部件可以直接使用，也可经过短时低温时效热处理进行强化使用。采用本发明制造的零部件具有工艺简单、致密度高、力学性能优异等特点，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于新材料制备技术领域，具体涉及一种增材制造用高强韧Al-Mg₂Si-Zn合金及其制备方法和应用。

背景技术

铝合金具有比强度高、耐腐蚀性能好等优点，在工业生产各种领域被广泛运用。随着航空航天和轨道交通的发展，轻质、高强材料和结构优化设计已经成为先进制造业的主题。传统的铝合金制备方法包括铸造、锻造和粉末冶金等，但是这些传统的制备方法不仅效率低，并且限制了结构设计。而选区激光熔化技术是一种常见的增材制造技术，它能够制备结构复杂的铝合金构件，同时具备优异的机械性能。

选区激光熔化快速凝固成形的过程能促进形成过饱和固溶体和细小弥散析出相。然而在这个高温快冷的加工过程中，容易形成极大的热应力，这将会造成样件开裂。快速凝固过程对于打印金属的凝固区间有严格的限制，凝固区间过大将会限制合金成形，并伴随产生裂纹，气孔等缺陷，严重降低样件成形质量。现在集中研究的铝合金主要是Al-Si和Al-Mg，Al-Si系列(AlSi10Mg、Al-12Si)成型性好，但是综合力学性能尚待提高(强度与塑性)，而Al-Mg系列成型性于性能统一的前提是要添加Sc、Zr等贵金属，这将提高制备成本，不适合工业大规模成产。因此开发一种制备成本低、成形好的新型高强韧铝合金对于推进选区激光熔化技术制造铝合金构件的应用前景具有重要意义。

发明内容

针对现阶段选区激光熔化技术制备高强铝合金的不足，本发明的目的在于开发一种适用于增材制造用高强韧Al-Mg₂Si-Zn合金及其制备方法。利用选区激光熔化技术和低温时效热处理工艺,以制成纳米尺度的网状共晶组织和多种增强相共存的高强韧铝合金。

本发明一种增材制造用高强韧Al-Mg₂Si-Zn合金及其制备方法和应用，其利用选区激光熔化技术和短时低温时效热处理工艺，制成纳米尺度的网状共晶组织和多种增强相共存的高强韧铝合金。

本发明一种增材制造用高强韧Al-Mg₂Si-Zn合金，所述Al-Mg₂Si 合金按质量百分比计，由以下成分组成：Mg 3.5～9.5％，Si 1.3～3.5％， Mn 0.4～0.9％，Fe 0.05～2.5％，Zn 2.0～5.5％，余量为铝及不可去除的杂质元素。

作为优选方案；本发明一种增材制造用高强韧Al-Mg₂Si-Zn合金，所述Al-Mg₂Si-Zn合金以质量百分比计由下述成分组成为： Mg4.5～6.5％，Si 1.5～2.5％，Mn 0.5～0.8％，Fe 0.1～0.5％，Zn 2.5～4.5％，余量为铝及不可去除的杂质元素。

作为优选；所述Al-Mg₂Si-Zn合金组织由过饱和固溶体α-Al、网状Al-Mg₂Si共晶、球状AlFeMnSi相和杆状MgZn₂析出相组成，其中网状Al-Mg₂Si共晶尺寸为200～600nm；球状AlFeMnSi相尺寸 50～100nm；杆状MgZn₂析出相尺寸小于50nm。