CN110512153A - 一种铝基非晶粉末材料、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种铝基非晶粉末材料、制备方法及其应用,该粉末材料包括:铝、镍、钪和镧系元素,各元素在铝基非晶粉末材料中的摩尔原子含量百分比为:铝83~90at%,镍5~8at%,钪0~0.8at%,镧系元素5~9at%;该制备方法包括配料、分步真空熔化、雾化制粉等步骤;该应用为以铝基非晶粉末材料为原料、采用二次激光打印技术进行激光打印。本发明提供的铝基非晶粉末材料能够很好的应用于增材制造中;本发明提供的制备方法采用气雾化方式制备用于增材制造的铝基非晶粉末,而粉末成分有利于通过增材制造成型方式得到非晶组织结构,粉末粒度符合增材制造标准,粉末收得率高,球形度>95%,制备方法简单,适用于工业化生产;本发明提供的应用能够得到质量优异的工件。
Description
技术领域
本发明涉及非晶材料技术领域,尤其是一种铝基非晶粉末材料、制备方法及其应用。
背景技术
目前现有的铝基非晶粉末材料由于其成分等原因不能很好地应用于增材制造。将现有的铝基非晶粉末材料应用于增材制造时会出现内部非晶组织分布不均匀,导致宏观上出现裂纹,得到的工件性能会明显下降等问题;甚至不能实现增材制造。
而现有的工件制备方法包括铜模铸造法,该方法需以铜模为模具进行工件成型,因为受铜模形状、尺寸的限制只能制备出有限种类和尺寸的工件,同时复杂形状工件的模具制备困难甚至是无法实现,导致难以获得精密复杂的非晶合金工件;另外由于块体非晶合金存在严重的室温脆性问题,其在室温下难以进行机械加工。
增材制造技术是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。增材制造作为一种新型材料成形制造技术,由于可以加工任意复杂形状的零件,在医疗、工业设计、建筑、航空航天、汽车等方向都有着应用前景。
发明内容
本发明提供一种铝基非晶粉末材料及其制备方法、在增材制造中的应用,用于克服现有技术中铝基非晶粉末材料不能很好应用于增材制造等缺陷,实现提供的铝基非晶粉末材料能够满足增材制造的要求,且通过增材制造得到的工件性能优异。
为实现上述目的,本发明提出一种铝基非晶粉末材料,包括:铝、镍、钪和镧系元素,各元素在铝基非晶粉末材料中的摩尔原子含量百分比为:铝83~90at%,镍6~8at%,钪0~0.8at%,镧系元素6~9at%。
为实现上述目的,本发明还提出一种铝基非晶粉末材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:按铝、镍、钪和镧系元素的摩尔原子含量百分比(83~90):(5~8):(0~0.8):(5~9)称取原料铝、原料镍、铝-钪合金和铝-镧系合金;
S2:将不同熔点的原料铝、铝-钪合金和铝-镧系合金按熔点由高到低依次叠置并放入熔炼室内进行真空熔化,得到铝、钪和镧系元素的金属液;
同时,对原料镍进行预热处理;
S3:将预热后的原料镍加入到所述金属液中继续进行真空熔化,直至所述镍板完全熔化,得到铝、镍、钪和镧系元素的混合液;
S4:在保温状态下将所述混合液搅拌均匀,然后对所述混合液进行雾化处理,得到所述铝基非晶粉末材料。
为实现上述目的,本发明还提出一种铝基非晶粉末材料的应用,将上述所述铝基非晶粉末材料或者上述所述制备方法制备得到的铝基非晶粉末材料应用于增材制造中。
与现有技术相比,本发明的有益效果有:
1、本发明提供的铝基非晶粉末材料包括:铝、镍、钪和镧系元素,各元素在铝基非晶粉末材料中的摩尔原子含量百分比为:铝83~90at%,镍5~8at%,钪0~0.8at%,镧系元素5~9at%。该铝基非晶粉末材料能够很好的应用在增材制造中。
2、本发明提供的铝基非晶粉末材料制备方法首先按比例进行配料以便于得到成分满足增材制造要求的粉末材料;然后根据原料铝、铝-钪合金、铝-镧系合金和原料镍的熔点进行分段熔化处理,以提高熔化效率,同时又能实现四种物质的完全溶解;最后进行雾化处理得到所述铝基非晶粉末材料。本发明提供的制备方法采用气雾化方式制备用于增材制造的铝基非晶粉末,而粉末成分有利于通过增材制造成型方式得到非晶组织结构,粉末粒度符合增材制造标准,粉末收得率高,球形度>95%,制备方法简单,适用于工业化生产。
3、本发明提供的铝基非晶粉末材料在增材制造中的应用,本发明将所述铝基非晶粉末材料应用在增材制造中时,根据铝基非晶粉末材料的成分(成分不同,打印成型的工件非晶组织含量不同,而增材制造过程中易出现非晶组织不均匀导致工件内部产生裂纹)选择采用二次激光打印模式进行激光打印,第一次激光打印用于工件成型;第二次激光打印降低工件内部的裂纹,同时通过对激光打印功率的选择防止非晶组织过度晶化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的铝基非晶粉末材料制备方法流程图;
图2为实施例1制备得到的铝基非晶粉末材料SEM照片;
图3a为将实施例1提供的铝基非晶粉末材料应用于增材制造得到的成品工件照片;
图3b为将实施例1提供的铝基非晶粉末材料应用于增材制造得到的成品工件内部SEM照片;
图4为将对比例1提供的铝基非晶粉末材料应用于增材制造得到的成品工件内部SEM照片;
图5为将对比例2提供的铝基非晶粉末材料应用于增材制造得到的成品工件内部SEM照片;
图6为将实施例2提供的铝基非晶粉末材料应用于增材制造得到的成品工件内部SEM照片。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
另外,本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
无特殊说明,所使用的药品/试剂均为市售。
本发明提出一种铝基非晶粉末材料,包括:铝(Al)、镍(Ni)、钪(Sc)和镧系元素,各元素在铝基非晶粉末材料中的摩尔原子含量百分比为:铝83~90at%,镍5~8at%,钪0~0.8at%,镧系元素5~9at%。高镧系元素含量可有效的提高所述铝基非晶粉末材料的热稳定性,同时可促进铝基非晶粉末材料玻璃转变的出现和保持过冷液相区的稳定。
优选地,所述镧系元素为镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)中的至少一种。
镧系元素可以为La、Ce的混合物,也可以为Ce、Nd的混合物,还可以为Tb、Dy、Ho和Lu的混合物等等。
优选地,所述镧系元素为镧(La),镧系元素中的La原子半径在稀有元素中最大,成型过程中更易生成非晶组织结构。
本发明还提出一种铝基非晶粉末材料的制备方法,如图1所示,包括以下步骤:
S1:按铝、镍、钪和镧系元素的摩尔原子含量百分比(83~90):(5~8):(0~0.8):(5~9)称取原料铝、原料镍、铝-钪合金和铝-镧系合金;S1为配料过程,合适比例的配料以满足增材制造的要求。
优选地,所述铝-钪合金中钪元素含量为2%,钪元素的添加可在铝基非晶粉末材料内部形成Al3Sc,提高铝基非晶粉末材料性能;所述铝-镧系合金中镧系元素含量为5%。选择合适钪元素含量的铝-钪合金、合适镧系元素含量的铝-镧系合金以控制配料过程中所需铝-钪合金、铝-镧系合金的用量,以便于后续的制备过程。
所述铝-镧系合金包括Al-La5、Al-La10、Al-La20、Al-La25、Al-La30,优选Al-La5;
所述铝-钪合金包括Al-Sc2、Al-Sc5、Al-Sc10,优选Al-Sc2。
优选地,所述原料铝纯度≥99.7%;所述原料镍纯度≥99.9%。增材制造粉对粉末的要求为杂质含量低、成分精确,因此需选择纯度高的原料铝和原料镍。镍在过渡金属中非晶形成范围最宽,利于形成非晶组织结构。
S2:将不同熔点的原料铝、铝-钪合金和铝-镧系合金按熔点由高到低依次叠置并放入熔炼室内进行真空熔化,得到铝、钪和镧系元素的金属液;
同时,对原料镍进行预热处理;
S2中按熔点由高到低依次叠置是为了让高熔点的置于最下面,受热更快、受热温度更高;而低熔点的置于最上面,受热较下面的慢、受热温度较下面的低,以实现三种不同熔点物质的共同熔化;
同时,由于原料镍的熔点较原料铝、铝-钪合金和铝-镧系合金高出很多,为了高效的实现四种物质的熔化,本发明将原料镍的熔化与原料铝、铝-钪合金、铝-镧系合金的熔化分开,在对原料铝、铝-钪合金、铝-镧系合金进行熔化的同时对原料镍先进行预热,以利于原料镍的熔化。
优选地,所述熔化的温度为800~900℃,时间为5~15min;选择合适的熔化温度和时间,既能实现原料铝、铝-钪合金和铝-镧系合金的完全熔化,又能提高熔化效率。此外,熔化温度过高会导致低熔点元素烧损,合金成分出现偏差。
所述预热处理的温度为750~850℃,目的是加快熔炼过程,同时防止低熔点元素烧损。
S3:将预热后的原料镍加入到所述金属液中继续进行真空熔化,直至所述原料镍完全熔化,得到铝、镍、钪和镧系元素的混合液;
S3是实现原料镍在所述金属液中的熔化,从而得到铝、镍、钪和镧系元素的混合液。
优选地,所述熔化的温度为800~900℃,时间为5~15min。选择合适的熔化温度和时间,既能实现镍板的完全熔化,又能提高熔化效率。此外,熔化温度过高会导致低熔点元素烧损,合金成分出现偏差。
S4:在保温状态下将所述混合液搅拌均匀,然后对所述混合液进行雾化处理,得到所述铝基非晶粉末材料。
优选地,所述保温的温度为800~900℃,以防止所述混合液遇冷固化;所述搅拌的转速为60r/min,时间为3~5min,使混合液中的铝、镍、钪和镧系元素混合均匀。
本发明提供的制备方法采用气雾化方式制备用于增材制造的铝基非晶粉末,粉末成分有利于通过增材制造成型方式得到非晶组织结构,粉末粒度符合增材制造标准,粉末收得率高,球形度>95%,制备方法简单,适用于工业化生产。
本发明还提出一种铝基非晶粉末材料的应用,将上述所述铝基非晶粉末材料或者上述所述制备方法制备得到的铝基非晶粉末材料,应用于增材制造中。
优选地,所述应用包括以下步骤:
S1:选择上述所述铝基非晶粉末材料或者采用上述所述制备方法制备铝基非晶粉末材料;
S2:利用气流分级方式筛选出适用于增材制造所需粒度的铝基非晶粉末材料;
S3:采用二次激光打印模式将筛选出的铝基非晶粉末材料按照工件的形貌、尺寸要求进行二次打印;二次打印以克服内部非晶组织分布不均匀,导致宏观上出现裂纹等问题。
优选地,所述适用于增材制造所需粒度为15~53μm。粒径范围在15~53μm的铝基非晶粉末材料才能较好的应用在增材制造中。
所述二次打印中第一次激光打印的激光功率设定值P0为200~400W,第二次激光打印的激光功率设定值为P0的20~30%。由于增材制造打印过程中易出现非晶组织不均匀导致工件内部产生裂纹,因此本发明选择采用二次激光打印模式进行激光打印,第一次激光打印用于工件成型;第二次激光打印则可以降低工件内部的裂纹,同时通过对激光打印功率的选择防止非晶组织过度晶化。
所述二次激光打印的基板的非打印侧增设半导体冷却片,以加快其激光成型后工件冷却效率,从而提高工件非晶组织含量(在激光打印过程中,由于铝基非晶粉末材料中非晶热稳定性较差,易向稳定的结晶态发生转变)。
所述二次打印中每次激光打印的激光扫描速度为800mm/s,每次激光打印后形成的单层的厚度0.02~0.10mm。
本发明提供的铝基非晶粉末材料在增材制造中的应用,根据铝基非晶粉末材料的成分选择采用二次激光打印工艺,降低了工件裂纹生成率。
增材制造技术是一种逐点离散熔覆沉积的成型方法,其每点所受激光加热面积较小,熔池的热量可以迅速向基体扩散,使得激光熔池的冷却速率远大于非晶合金的临界冷却速率,使得熔池在冷凝的过程中可以避免发生晶化,进而获得非晶态,这为无尺寸限制地制备非晶合金提供可能。另外,增材制造技术直接由数字模型一步完成全致密、高性能、复杂金属零件的“近终成形”制造,这为制备复杂的非晶合金构提供理想的手段。
实施例1
本实施例提供一种铝基非晶粉末材料,包括:铝、镍、钪和镧,各元素在铝基非晶粉末材料中的摩尔原子含量百分比为:Al:84.6at%;Ni:6at%;La:9at%;Sc:0.4at%。
本实施例还提供一种铝基非晶粉末材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:按铝、镍、钪和镧的摩尔原子含量百分比84.6:6:0.4:9称取铝锭、镍板、铝-钪合金(钪含量2%)和铝-镧合金(镧含量5%);
S2:将不同熔点的铝锭、铝-钪合金和铝-镧合金按熔点由高到低依次叠置并放入熔炼室内升温至800℃,得到铝、钪和镧的金属液;
同时,将镍板放入电阻炉中加热至800℃;
S3:将预热后的镍板加入到所述金属液中升温至850℃继续进行熔化10min,直至所述镍板完全熔化,得到铝、镍、钪和镧系元素的混合液;
S4:在850℃保温状态下将所述混合液以60r/min的速率搅拌4min,然后对所述混合液进行雾化处理,得到所述铝基非晶粉末材料,如图2所示,从图2可以看出,本实施例制备得到的铝基非晶粉末材料为球状。
本实施例中雾化处理具体为:将搅拌后的混合液转移至导流管直径为3.5mm(根据混合液粘稠的特点选择的)的中间包,并保持中间包温度为850℃,同时设置雾化气体压力为3.8MPa(雾化介质压力由不同喷嘴的结构决定,一般进气压力不小于3.8Mpa),熔炼室正压为16Kpa(熔炼室正压需在15Kpa以上,以保证混合液能顺利流入中间包内),进行雾化过程。
本实施例还提供一种铝基非晶粉末材料在增材制造中的应用,将上述所述铝基非晶粉末材料或者上述所述制备方法制备得到的铝基非晶粉末材料应用于增材制造中;
具体包括以下步骤:
S1:选择上述所述铝基非晶粉末材料或者采用上述所述制备方法制备铝基非晶粉末材料;
S2:利用气流分级方式筛选出适用于增材制造所需粒度的铝基非晶粉末材料;按增材制造粉末要求对铝基非晶粉末材料进行分级,上、下限分别为15μm和53μm;
S3:将上述筛选出的粒径在15~53μm的铝基非晶粉末材料装入送粉仓后启动真空泵对工作环境抽真空,接着向工作腔通入惰性气体;
启动位于基板非打印侧的半导体制冷片等待8min后开始激光成型工序;
第一次激光打印的激光输出功率为200W;
单层激光打印完成后,激光功率降低为50w,进行第二次激光打印;
每次激光扫描速度为800mm/s;每次激光打印后形成的单层的厚度的0.02~0.10mm,得到初产品;
S4:对所述初产品进行喷砂处理,再用高压气枪吹产品表面,以清除表面多余粉末,得到成品工件,如图3a和图3b所示。从图3a和图3b可以看出,本实施例提供的铝基非晶粉末材料能够成功的应用于增材制造中,且通过增材制造得到的成品工件内部无裂纹、基本无细孔(这是由于本实施例得到的工件内部非晶组织成分高),同时非晶组织分布均匀。
对比例1
本对比例与实施例1相比,铝基非晶粉末材料在增材制造中的应用的步骤S3中,两次激光打印的激光输出功率均为200W,其他过程同实施例1。
本对比例中,在激光打印过程中两次激光打印功率相同,由于非晶热稳定性较差,易向稳定的结晶态发生转变,经过二次激光输出功率均为200W的打印后工件内非晶组织成分大幅度下降,导致工件性能降低,如图4所示,本对比例得到的成品工件内部细孔明显增多。
对比例2
本实施例与实施例1相比,铝基非晶粉末材料在增材制造中的应用的步骤S3中,基板下方未设置半导体冷却片,其他过程同实施例1。
本对比例中,基板下方没有半导体冷却片来降低基板温度,本对比例得到的工件内部组织不均匀,内部存在裂纹,如图5所示。
实施例2
本实施例与实施例1相比,铝基非晶粉末材料中铝、镍、钪和镧的摩尔原子含量百分比为:Al:88.6at%;Ni:6at%;La:6at%;Sc:0.4at%,其他过程同实施例1。
本实施例中镧含量相较于实施例1降低,导致铝基非晶粉末材料热稳定性下降,通过增材制造得到的工件内部非晶组织含量低于实施例1且非晶组织分布不均匀,如图6所示。
实施例3
本实施例提供一种铝基非晶粉末材料,包括:铝、镍、钪和镧,各元素在铝基非晶粉末材料中的摩尔原子含量百分比为:Al:90.0at%;Ni:5at%;La:5at%;Sc:0.0at%。
本实施例还提供一种铝基非晶粉末材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:按铝、镍、钪和镧的摩尔原子含量百分比90.0:5:0:5称取铝锭、镍板、铝-钪合金(钪含量2%)和铝-镧合金(镧含量5%);
S2:将不同熔点的铝锭、铝-钪合金和铝-镧合金按熔点由高到低依次叠置并放入熔炼室内升温至750℃,得到铝、钪和镧的金属液;
同时,将镍板放入电阻炉中加热至750℃;
S3:将预热后的镍板加入到所述金属液中升温至800℃继续进行熔化5min,直至所述镍板完全熔化,得到铝、镍、钪和镧系元素的混合液;
S4:在800℃保温状态下将所述混合液以60r/min的速率搅拌3min,然后对所述混合液进行雾化处理,得到所述铝基非晶粉末材料。
本实施例中雾化处理具体为:将搅拌后的混合液转移至导流管直径为3.5mm(根据混合液粘稠的特点选择的)的中间包,并保持中间包温度为800℃,同时设置雾化气体压力为3.8MPa(雾化介质压力由不同喷嘴的结构决定,一般进气压力不小于3.8Mpa),熔炼室正压为16Kpa(熔炼室正压需在15Kpa以上,以保证混合液能顺利流入中间包内),进行雾化过程。
本实施例还提供一种铝基非晶粉末材料在增材制造中的应用,将上述所述铝基非晶粉末材料或者上述所述制备方法制备得到的铝基非晶粉末材料应用于增材制造中;
具体包括以下步骤:
S1:选择上述所述铝基非晶粉末材料或者采用上述所述制备方法制备铝基非晶粉末材料;
S2:利用气流分级方式筛选出适用于增材制造所需粒度的铝基非晶粉末材料;按增材制造粉末要求对铝基非晶粉末材料进行分级,上、下限分别为15μm和53μm;
S3:将上述筛选出的粒径在15~53μm的铝基非晶粉末材料装入送粉仓后启动真空泵对工作环境抽真空,接着向工作腔通入惰性气体;
启动位于基板非打印侧的半导体制冷片等待5min后开始激光成型工序;
第一次激光打印的激光输出功率为300W;
单层激光打印完成后,激光功率降低为60w,进行第二次激光打印;
每次激光扫描速度为800mm/s;每次激光打印后形成的单层的厚度的0.02~0.10mm,得到初产品;
S4:对所述初产品进行喷砂处理,再用高压气枪吹产品表面,以清除表面多余粉末,得到成品工件。
实施例4
本实施例提供一种铝基非晶粉末材料,包括:铝、镍、钪和镧,各元素在铝基非晶粉末材料中的摩尔原子含量百分比为:Al:83.2at%;Ni:7at%;La:9at%;Sc:0.8at%。
本实施例还提供一种铝基非晶粉末材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:按铝、镍、钪和镧的摩尔原子含量百分比83.2:7:0.8:9称取铝锭、镍板、铝-钪合金(钪含量2%)和铝-镧合金(镧含量5%);
S2:将不同熔点的铝锭、铝-钪合金和铝-镧合金按熔点由高到低依次叠置并放入熔炼室内升温至900℃,得到铝、钪和镧的金属液;
同时,将镍板放入电阻炉中加热至850℃;
S3:将预热后的镍板加入到所述金属液中升温至900℃继续进行熔化15min,直至所述镍板完全熔化,得到铝、镍、钪和镧系元素的混合液;
S4:在900℃保温状态下将所述混合液以60r/min的速率搅拌5min,然后对所述混合液进行雾化处理,得到所述铝基非晶粉末材料。
本实施例中雾化处理具体为:将搅拌后的混合液转移至导流管直径为3.5mm(根据混合液粘稠的特点选择的)的中间包,并保持中间包温度为800℃,同时设置雾化气体压力为3.8MPa(雾化介质压力由不同喷嘴的结构决定,一般进气压力不小于3.8Mpa),熔炼室正压为16Kpa(熔炼室正压需在15Kpa以上,以保证混合液能顺利流入中间包内),进行雾化过程。
本实施例还提供一种铝基非晶粉末材料在增材制造中的应用,将上述所述铝基非晶粉末材料或者上述所述制备方法制备得到的铝基非晶粉末材料应用于增材制造中;
具体包括以下步骤:
S1:选择上述所述铝基非晶粉末材料或者采用上述所述制备方法制备铝基非晶粉末材料;
S2:利用气流分级方式筛选出适用于增材制造所需粒度的铝基非晶粉末材料;按增材制造粉末要求对铝基非晶粉末材料进行分级,上、下限分别为15μm和53μm;
S3:将上述筛选出的粒径在15~53μm的铝基非晶粉末材料装入送粉仓后启动真空泵对工作环境抽真空,接着向工作腔通入惰性气体;
启动位于基板非打印侧的半导体制冷片等待10min后开始激光成型工序;
第一次激光打印的激光输出功率为400W;
单层激光打印完成后,激光功率降低为120w,进行第二次激光打印;
每次激光扫描速度为800mm/s;每次激光打印后形成的单层的厚度的0.02~0.10mm,得到初产品;
S4:对所述初产品进行喷砂处理,再用高压气枪吹产品表面,以清除表面多余粉末,得到成品工件。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种铝基非晶粉末材料,其特征在于,包括:铝、镍、钪和镧系元素,各元素在铝基非晶粉末材料中的摩尔原子含量百分比为:铝83~90at%,镍6~8at%,钪0~0.8at%,镧系元素6~9at%。
2.如权利要求1所述的铝基非晶粉末材料,其特征在于,所述镧系元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥中的至少一种。
3.一种铝基非晶粉末材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:按铝、镍、钪和镧系元素的摩尔原子含量百分比(83~90):(5~8):(0~0.8):(5~9)称取原料铝、原料镍、铝-钪合金和铝-镧系合金;
S2:将不同熔点的原料铝、铝-钪合金和铝-镧系合金按熔点由高到低依次叠置并放入熔炼室内进行真空熔化,得到铝、钪和镧系元素的金属液;
同时,对原料镍进行预热处理;
S3:将预热后的原料镍加入到所述金属液中继续进行真空熔化,直至所述镍板完全熔化,得到铝、镍、钪和镧系元素的混合液;
S4:在保温状态下将所述混合液搅拌均匀,然后对所述混合液进行雾化处理,得到所述铝基非晶粉末材料。
4.如权利要求3所述的铝基非晶粉末材料,其特征在于,所述S1中,所述铝-钪合金中钪元素含量为2%;所述铝-镧系合金中镧系元素含量为5%。
5.如权利要求3所述的铝基非晶粉末材料,其特征在于,所述S1中,所述原料铝纯度≥99.7%;所述原料镍纯度≥99.9%。
6.如权利要求3所述的铝基非晶粉末材料,其特征在于,所述S2中,所述熔化的温度为750~900℃,时间为1h;
所述预热处理的温度为750~850℃。
7.如权利要求3所述的铝基非晶粉末材料,其特征在于,所述S3中,所述熔化的温度为800~900℃,时间为5~15min。
8.如权利要求3所述的铝基非晶粉末材料,其特征在于,所述S4中,所述保温的温度为800~900℃;所述搅拌的转速为60r/min,时间为3~5min。
9.一种铝基非晶粉末材料的应用,其特征在于,将权利要求1~3任一项所述铝基非晶粉末材料或者权利要求4~9任一项所述制备方法制备得到的铝基非晶粉末材料,应用于增材制造中进行二次激光打印。
10.如权利要求9所述的铝基非晶粉末材料的应用,其特征在于,所述应用包括以下步骤:
S1:选择权利要求1~3任一项所述铝基非晶粉末材料或者采用权利要求4~9任一项所述制备方法制备铝基非晶粉末材料;
S2:利用气流分级方式筛选出适用于增材制造所需粒度的铝基非晶粉末材料;
S3:采用二次激光打印模式将筛选出的铝基非晶粉末材料按照工件的形貌、尺寸要求进行二次激光打印。
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CN101942620A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-01-12 | 北京科技大学 | 一种高致密纳米晶铝合金及其制备方法 |
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