本發(fā)明涉及鋁合金3d打印，特別涉及一種3d打印用高強鋁合金粉末及其制備方法，以及3d打印件及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、al-zn-mg-cu系合金屬于高強鋁合金(高強度鋁合金是指其拉伸強度大于480mpa的鋁合金)，合金密度小強度高，具有良好的斷裂韌性和抗應力腐蝕開裂性能，還有著良好的加工性能，可以廣泛應用于航空航天領(lǐng)域。傳統(tǒng)鋁合金加工工藝的制作周期長、設計靈活性差，無法滿足精密儀器和零件的成型。
2、面對上述現(xiàn)狀，3d打印技術(shù)應運而生。3d打印又稱增材制造技術(shù)(additivemanufacturing?technologies，am)，是一種依據(jù)三維cad數(shù)據(jù)通過逐層材料累加的方法制造實體零件的技術(shù)。激光增材制造技術(shù)是一種無需模具的工藝方法，設計方式自由靈活、有效降低能源和時間損耗、制件精度高且成型結(jié)構(gòu)件性能好，因此，激光增材制造技術(shù)受到了廣泛關(guān)注，并且逐漸成為解決制造飛機中的復雜結(jié)構(gòu)件的有效方式，甚至可以實現(xiàn)幾十甚至上百個傳統(tǒng)零部件的一體成形，可以精確的設計完成高復雜程度零件的精準成型，在眾多領(lǐng)域被廣泛應用。除此之外，增材制造技術(shù)具有快速冷卻的特點，這使得該工藝下成形的鋁合金相比傳統(tǒng)工藝具有更優(yōu)異的性能。目前，al-si系合金已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)3d打印，但是力學性能較差，無法承擔受力零部件的角色。傳統(tǒng)的鋁合金進行增材制造時易產(chǎn)生熱裂紋，嚴重限制了其應用和發(fā)展，相關(guān)的成形技術(shù)遠落后于其他合金材料。
3、因此，開發(fā)出強度較高、無裂紋且價格便宜的3d打印用鋁合金材料和合理的打印工藝程序十分重要。然而，這卻面臨較大的挑戰(zhàn)。因為影響合金力學性能的影響因素多且復雜。高強鋁合金由于合金成分及含量組成配比相對復雜，搭配組合靈活多樣，影響其微觀組織結(jié)構(gòu)與析出相行為，導致制備出的高強鋁合金難以提升其屈服強度和延伸率。3d打印高強鋁合金技術(shù)不成熟，得出的高強鋁合金材料組織不均勻。高強鋁合金還可通過熱處理的方式試圖提升其力學性能，但熱處理工藝難以把握，很難達到理想效果。例如李永越以7000系鋁合金為基礎成分，加入適量的sc、zr元素，成功打印出致密度高、宏觀缺陷少的高強鋁合金樣品；但是其3d打印出的高強鋁合金密度大，且組織不均勻，而采取傳統(tǒng)的t6處理工藝中的470℃固溶時，al3(sc,zr)第二相在基體中析出并隨時間延長而粗化，隨后對時效處理后對強度的提高作用有限。因此，若想開發(fā)出獲得強度較高、無裂紋且價格便宜的3d打印用鋁合金材料，還面臨很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種3d打印用高強鋁合金粉末及其制備方法，以及3d打印件及其制備方法。
2、本發(fā)明提供了一種3d打印用高強鋁合金粉末的制備方法，包括以下步驟：
3、a)按照目標合金對鋁合金原料配料，然后，進行真空熔煉，得到合金棒材；
4、其中，
5、以質(zhì)量百分比計，所述目標合金的組成如下：
6、zn：8％；
7、mg：3％；
8、cu：2.5％；
9、zr：0.2％；
10、sc：0.1％；
11、余量為al和不可避免的雜質(zhì)；
12、b)對所述合金棒材進行氣霧化處理，得到3d打印用高強鋁合金粉末。
13、優(yōu)選的，步驟a)中，所述真空熔煉的溫度為880～980℃，真空度為9.9×10-3pa。
14、優(yōu)選的，步驟b)中，所述氣霧化處理的條件為：
15、霧化壓力為2～3mpa，合金棒材旋轉(zhuǎn)速度為4～5rpm，功率為35kw。
16、優(yōu)選的，步驟b)中，所述氣霧化處理在氬氣氛圍下進行；所述氬氣的純度為99.99％。
17、優(yōu)選的，步驟b)中，在所述氣霧化處理后，還進行篩分和干燥；
18、其中，所述篩分所得粉末的粒徑為18～54μm。
19、本發(fā)明還提供了一種上述技術(shù)方案中所述的制備方法制得的3d打印用高強鋁合金粉末。
20、本發(fā)明還提供了一種3d打印件的制備方法，包括以下步驟：
21、s1、將鋁合金粉末進行3d打印，得到初始打印件；
22、其中，所述鋁合金粉末為上述技術(shù)方案中所述的3d打印用高強鋁合金粉末；
23、s2、對所述初始打印件依次進行熱等靜壓處理和時效熱處理，得到3d打印件。
24、優(yōu)選的，步驟s1中，所述3d打印采用激光熔化沉積工藝；
25、所述激光熔化沉積工藝的條件如下：
26、激光功率為1000～1500w，掃描速度為3～4mm/s，送粉量為2g/min。
27、優(yōu)選的，步驟s2中，所述熱等靜壓處理的條件如下：溫度為500℃，壓力為180mpa，保溫保壓3h，隨后爐冷；
28、所述時效熱處理的條件如下：溫度150℃，保溫36h，隨后空冷。
29、本發(fā)明還提供了一種上述技術(shù)方案中所述的制備方法制得的3d打印件。
30、本發(fā)明按照al-8zn-3mg-2.5cu-0.2zr-0.1sc的化學組成配料并進行真空熔煉，然后通過氣霧化制粉技術(shù)制備合金粉末，然后篩分選取粒徑為18～54μm的合金粉末作為3d打印用鋁合金粉末。本發(fā)明將上述鋁合金粉末進行3d打印，然后依次進行熱等靜壓處理和時效熱處理，得到3d打印件。本發(fā)明合理設計鋁合金組成以及氣霧化制粉技術(shù)的工藝參數(shù)，制備出3d打印用的高強鋁合金粉末，球形度高、致密度好、氧含量低、且成本低、環(huán)境污染小。同時合理設計3d打印工藝參數(shù)以及對3d打印鋁合金試樣進行一定的熱處理，解決了鋁合金內(nèi)部應力較大的問題，既能夠消除內(nèi)部殘余應力，提高強度，又能夠提高材料的屈服強度和延伸率，使其室溫力學性能優(yōu)異，從而能夠擴展其應用范圍。
31、試驗結(jié)果表明，本發(fā)明制得的3d打印件的室溫力學性能如下：屈服強度在275mpa以上，抗拉強度在382mpa以上，伸長率在4.8％以上，表現(xiàn)出優(yōu)異的室溫力學性能。
1.一種3d打印用高強鋁合金粉末的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟a)中，所述真空熔煉的溫度為880～980℃，真空度為9.9×10-3pa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟b)中，所述氣霧化處理的條件為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征在于，步驟b)中，所述氣霧化處理在氬氣氛圍下進行；所述氬氣的純度為99.99％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟b)中，在所述氣霧化處理后，還進行篩分和干燥；
6.一種權(quán)利要求1～5中任一項所述的制備方法制得的3d打印用高強鋁合金粉末。
7.一種3d打印件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述3d打印采用激光熔化沉積工藝；
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述熱等靜壓處理的條件如下：溫度為500℃，壓力為180mpa，保溫保壓3h，隨后爐冷；
10.一種權(quán)利要求7～9中任一項所述的制備方法制得的3d打印件。