本發(fā)明屬于金屬及合金粉末制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的制備方法。
背景技術(shù)：
：激光選區(qū)熔化成形技術(shù)(SelectiveLaserMelting，SLM)是目前一種比較成熟、已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的3D打印技術(shù)(AdditiveManufacturing，AM)。該技術(shù)是以超細(xì)金屬粉末為原材料、利用3DCAD數(shù)模和專用激光束能設(shè)備自動(dòng)控制、層層鋪粉和熔化，制造零(部)件的先進(jìn)工藝。該技術(shù)可用來(lái)直接成形中空、薄壁、形狀復(fù)雜、點(diǎn)陣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的零(部)件。激光選區(qū)熔化成形技術(shù)的熔化掃描速度通常達(dá)到500mm/s～2000mm/s，單層粉末厚度20μm～100μm，掃描熔化深度(間距)～170μm。粉末熔化后的冷卻速率通常達(dá)到104K/s～105K/s。為保證制件的力學(xué)性能，要求采用超細(xì)合金粉末。目前AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉在3D打印領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉均依賴進(jìn)口。通過(guò)檢索，并未發(fā)現(xiàn)關(guān)于3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉制備方法及相應(yīng)工藝參數(shù)的公開(kāi)文獻(xiàn)。因此，本發(fā)明針對(duì)3D打印對(duì)AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的要求，利用自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)真空霧化爐、超聲波振動(dòng)篩分機(jī)，通過(guò)開(kāi)展一系列的試驗(yàn)和過(guò)程控制研究，摸索了3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的制備方法及其工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了該粉末的制備。通過(guò)3D打印試驗(yàn)，驗(yàn)證了采用該方法制備的AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉能夠滿足3D打印工藝要求，從而解決了進(jìn)口粉末成本高、采購(gòu)周期長(zhǎng)等問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是：利用國(guó)產(chǎn)設(shè)備條件，提供一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的制備方法。該方法制備的AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉不僅可以滿足3D打印工藝的要求，而且相比進(jìn)口粉末具有成本低的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)口粉末的替代。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的制備方法，所制備的AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉各成分的重量百分比為：Si：9％～11％；Mg：0.25％～0.45％；Al：余量；雜質(zhì)元素含量為：O：≤0.12％；Fe：≤0.55％；Ti：≤0.15％；Zn：≤0.10％；Cu：≤0.05％；Ni：≤0.05％；Mn：≤0.45％；Pb：≤0.05％；Sn：≤0.05％；其特征在于，制備的步驟如下：1、超音速氣體霧化：采用精鋁錠、原生鎂錠、鋁硅中間合金錠配制爐料，利用真空霧化爐實(shí)現(xiàn)合金熔液霧化，霧化溫度為740℃～820℃，霧化壓力為1MPa～3MPa，得到AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的霧化原粉；2、超聲波振動(dòng)篩分：利用超聲波振動(dòng)篩分設(shè)備對(duì)AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的霧化原粉進(jìn)行篩分。選用不銹鋼篩網(wǎng)的規(guī)格為250目、270目、300目、325目和500目。篩分時(shí)對(duì)篩網(wǎng)施加超聲波振動(dòng)，篩分后得到AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：利用國(guó)產(chǎn)設(shè)備條件，提供了一種適用于3D打印的AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的制備方法。該方法所制備的粉末具有過(guò)程污染小、純度高、氧含量低、粒度控制精確和成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足3D打印工藝的要求。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明制備的AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的掃描電子顯微鏡下觀察的形貌(500X)。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。一種3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的制備方法，所制備的AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉各成分的重量百分比為：Si：9％～11％；Mg：0.25％～0.45％；Al：余量；雜質(zhì)元素含量為：O：≤0.12％；Fe：≤0.55％；Ti：≤0.15％；Zn：≤0.10％；Cu：≤0.05％；Ni：≤0.05％；Mn：≤0.45％；Pb：≤0.05％；Sn：≤0.05％；其特征在于，制備的步驟如下：1、超音速氣體霧化：按配料成分，采用精鋁錠、原生鎂錠、鋁硅中間合金錠配制爐料。利用真空霧化爐，在先抽真空并加以高純度氮?dú)獗Ｗo(hù)的氣氛中對(duì)爐料進(jìn)行熔煉。熔煉充分后，利用高純度氮?dú)膺M(jìn)行合金熔液霧化。霧化溫度為740℃～820℃，霧化壓力為1MPa～3MPa。從而得到AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的霧化原粉。2、超聲波振動(dòng)篩分：利用超聲波振動(dòng)篩分設(shè)備對(duì)AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的霧化原粉進(jìn)行篩分。根據(jù)用戶對(duì)粉末粒度的要求，采用相應(yīng)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼篩網(wǎng)進(jìn)行篩分。通常選用250目、270目、300目或325目與500目不銹鋼篩網(wǎng)搭配成篩網(wǎng)組。這種篩網(wǎng)組由兩種不同規(guī)格的篩網(wǎng)按照“自下而上依網(wǎng)孔尺寸由小到大”的順序組裝而成。通過(guò)對(duì)篩網(wǎng)面施加90～100Hz超聲波振動(dòng)，最終獲得“大網(wǎng)孔尺寸篩網(wǎng)的篩下物、小網(wǎng)孔尺寸篩網(wǎng)的篩上物”為3D打印用AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉。實(shí)施例1按配料成分，采用精鋁錠(純度≥99.99％)、原生鎂錠(純度≥99.95％)和AlSi12A中間合金錠(Si含量為12％)配制爐料。利用真空霧化爐，在先抽真空并加以高純度氮?dú)獗Ｗo(hù)的氣氛中對(duì)爐料進(jìn)行熔煉。熔煉充分后，利用高純度氮?dú)膺M(jìn)行合金熔液霧化。霧化溫度為800℃，霧化壓力為2.5MPa。從而獲得AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的霧化原粉。霧化完成后，利用超聲波振動(dòng)篩分設(shè)備對(duì)AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的霧化原粉進(jìn)行篩分。根據(jù)用戶對(duì)粉末粒度的要求，選用300目和500目不銹鋼篩網(wǎng)，按照500目篩網(wǎng)在下、300目篩網(wǎng)在上的順序安裝篩網(wǎng)。在99.9Hz頻率的超聲波振動(dòng)下，將霧化粉末過(guò)篩，獲得-300目+500目規(guī)格的AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉。根據(jù)HB6731規(guī)定的方法測(cè)定AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉中Si、Mg、Fe、Ti、Zn、Cu、Ni、Mn、Pb、Sn元素含量，根據(jù)GB/T5158.4規(guī)定的方法測(cè)定AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉中的O含量；利用Mastersizer2000型激光粒度分析儀檢測(cè)AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的粒度。表1為AlSi10Mg粉末的化學(xué)成分實(shí)測(cè)結(jié)果，表2為AlSi10Mg粉末的粒度實(shí)測(cè)結(jié)果。表1AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的化學(xué)成分表2AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的粒度牌號(hào)d(0.1)/μmd(0.5)/μmd(0.9)/μmAlSi10Mg17.01031.38752.331實(shí)施例2按配料成分，采用精鋁錠(純度≥99.99％)、原生鎂錠(純度≥99.95％)和AlSi12A中間合金錠(Si含量為12％)配制爐料。利用真空霧化爐，在先抽真空并加以高純度氮?dú)獗Ｗo(hù)的氣氛中對(duì)爐料進(jìn)行熔煉。熔煉充分后，利用高純度氮?dú)膺M(jìn)行合金熔液霧化。霧化溫度為740℃，霧化壓力為1.5MPa。從而獲得AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的霧化原粉。霧化完成后，利用超聲波振動(dòng)篩分設(shè)備對(duì)AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的霧化原粉進(jìn)行篩分。根據(jù)用戶對(duì)粉末粒度的要求，選用250目和500目不銹鋼篩網(wǎng)，按照500目篩網(wǎng)在下、250目篩網(wǎng)在上的順序安裝篩網(wǎng)。在90Hz頻率的超聲波振動(dòng)下，將霧化粉末過(guò)篩，獲得-250目+500目規(guī)格的AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉。根據(jù)HB6731規(guī)定的方法測(cè)定AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉中Si、Mg、Fe、Ti、Zn、Cu、Ni、Mn、Pb、Sn元素含量，根據(jù)GB/T5158.4規(guī)定的方法測(cè)定AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉中的O含量；利用Mastersizer2000型激光粒度分析儀檢測(cè)AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的粒度。表3為AlSi10Mg粉末的化學(xué)成分實(shí)測(cè)結(jié)果，表4為AlSi10Mg粉末的粒度實(shí)測(cè)結(jié)果。表3AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的化學(xué)成分表4AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的粒度牌號(hào)d(0.1)/μmd(0.5)/μmd(0.9)/μmAlSi10Mg21.27038.92466.275實(shí)施例3按配料成分，采用精鋁錠(純度≥99.99％)、原生鎂錠(純度≥99.95％)和AlSi12A中間合金錠(Si含量為12％)配制爐料。利用真空霧化爐，在先抽真空并加以高純度氮?dú)獗Ｗo(hù)的氣氛中對(duì)爐料進(jìn)行熔煉。熔煉充分后，利用高純度氮?dú)膺M(jìn)行合金熔液霧化。霧化溫度為820℃，霧化壓力為3.0MPa。從而獲得AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的霧化原粉。霧化完成后，利用超聲波振動(dòng)篩分設(shè)備對(duì)AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的霧化原粉進(jìn)行篩分。根據(jù)用戶對(duì)粉末粒度的要求，選用270目和500目不銹鋼篩網(wǎng)，按照500目篩網(wǎng)在下、270目篩網(wǎng)在上的順序安裝篩網(wǎng)。在99Hz頻率的超聲波振動(dòng)下，將霧化粉末過(guò)篩，獲得-270目+500目規(guī)格的AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉。根據(jù)HB6731規(guī)定的方法測(cè)定AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉中Si、Mg、Fe、Ti、Zn、Cu、Ni、Mn、Pb、Sn元素含量，根據(jù)GB/T5158.4規(guī)定的方法測(cè)定AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉中的O含量；利用Mastersizer2000型激光粒度分析儀檢測(cè)AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的粒度。表5為AlSi10Mg粉末的化學(xué)成分實(shí)測(cè)結(jié)果，表6為AlSi10Mg粉末的粒度實(shí)測(cè)結(jié)果。表5AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的化學(xué)成分表6AlSi10Mg鋁合金超細(xì)粉的粒度牌號(hào)d(0.1)/μmd(0.5)/μmd(0.9)/μmAlSi10Mg17.19733.99759.480當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3