[发明专利]Al-Mg-Sc-Zr系铝基复合粉末及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Al‑Mg‑Sc‑Zr系铝基复合粉末及其制备方法和应用，该Al‑Mg‑Sc‑Zr系铝基复合粉末由Al‑Mg‑Sc‑Zr系铝合金粉末、Co‑Cr‑Ni中熵合金粉末以及氧化饵粉末组成；Co‑Cr‑Ni中熵合金粉末中，Co、Cr、Ni为等摩尔配比；Al‑Mg‑Sc‑Zr系铝合金粉末中，各组分及其重量百分比如下：1.0～5.0%的Mg，0.3～1.0%的Sc，0.05～0.35%的Zr，0.05～0.5%的Mn，0.1～0.2%的Si，0.01～0.03%的Mo，其余为Al。由本发明的Al‑Mg‑Sc‑Zr系铝基复合粉末通过激光增材成形制得的Al‑Mg‑Sc‑Zr系铝基复合材料不仅具有较高的室温抗拉强度，而且具有较好的耐高温性能，300℃抗拉强度仍然可达200MPa以上，满足目前航空航天耐热铝合金部件性能要求。

技术领域

本发明属于激光增材制造技术领域，具体涉及一种Al-Mg-Sc-Zr系铝基复合粉末及其制备方法和应用。

背景技术

激光增材制造（Laser Additive Manufacturing，LAM）技术作为一种快速成形技术，能制备复杂高性能精密铝合金构件，迎合了制造业轻质高强、结构优化的发展趋势，在航空、航天、汽车、船舶等行业中都有广泛的需求。国内外对其发展极具重视，波音、空客、通用电气等公司更是对增材制造铝合金的研究推广做了重点布局。

目前，用于激光增材制造的铝合金主要是铝硅合金，例如AlSi12、AlSi7Mg、AlSi10Mg等；但是，这些铝硅合金得到的激光增材成形件抗拉强度和延伸率均较低，无法满足高性能零件的使用需求。

近年来，Al-Mg-Sc- Zr系铝合金受到航空、航天领域的重视。例如Scalmalloy合金，其抗拉强度可达490MPa，延伸率可达13%。但是，Al-Mg-Sc-Zr系铝合金强化机制单一，主要是Al₃Sc纳米粒子强化，导致其耐高温性能不佳，高温下抗拉强度通常不到200MPa。

因此，同时兼顾高强度、高韧性以及耐高温性能，是Al-Mg-Sc-Zr系铝合金亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种Al-Mg-Sc-Zr系铝基复合粉末及其制备方法和应用，由该Al-Mg-Sc-Zr系铝基复合粉末通过激光增材成形制得的Al-Mg-Sc-Zr系铝基复合材料不仅具有较高的室温抗拉强度，而且具有较好的耐高温性能，300℃抗拉强度仍然可达200MPa以上，满足目前航空航天耐热铝合金部件性能要求。

实现本发明目的的技术方案是：一种Al-Mg-Sc-Zr系铝基复合粉末，它是由Al-Mg-Sc-Zr系铝合金粉末、Co-Cr-Ni中熵合金粉末以及氧化饵粉末组成。

其中，所述氧化铒粉末的重量占比为0.1～1.0%，所述Co-Cr-Ni中熵合金粉末的重量占比为1.0～5.0%，其余为所述Al-Mg-Sc-Zr系铝合金粉末。

所述Co-Cr-Ni中熵合金粉末中，Co、Cr、Ni为等摩尔配比。

所述Al-Mg-Sc-Zr系铝合金粉末中，各组分及其重量百分比如下：1.0～5.0%的Mg，0.3～1.0%的Sc，0.05～0.35%的Zr，0.05～0.5%的Mn，0.1～0.2%的Si，0.01～0.03%的Mo，其余为Al。

所述Al-Mg-Sc-Zr系铝基复合粉末的制备方法是将所述Al-Mg-Sc-Zr系铝合金粉末、所述Co-Cr-Ni中熵合金粉末以及所述氧化铒粉末混合均匀，干燥，过筛，即得。

所述Al-Mg-Sc-Zr系铝合金粉末的制备方法具有以下步骤：

S11：将各组分按照重量百分比加入到真空熔炼炉中，进行真空熔炼。

S12：采用惰性气体对金属熔滴进行气雾化处理。