CN111842916A - 一种用于3d打印的铝镁硅合金粉末及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，属于金属粉末3D打印技术领域。将铝镁硅合金原料在加热熔融后，使其充分混合均匀；通过气雾化技术制得的铝镁硅合金粉末；气雾化后对铝镁硅合金粉末进行筛分得到所需粒径范围内的用于3D打印的铝镁硅合金粉末；铝镁硅合金原料中硅铝的配比满足最终用于3D打印的铝镁硅合金粉末中：Mg含量为0.10％wt‑6.00％wt，Si含量为0.05％wt‑4.00％wt，Zr含量为0.01％wt‑2.00％wt，Fe含量为0.01％wt‑2.00％wt，Mn含量为0.01％wt‑1.50％wt，Cu含量为0.01％wt‑1.2％wt，其余为Al。采用该铝镁硅合金粉末SLM制得的样品强度与SLM铝硅合金相当，但延伸率明显高于常用SLM的铝硅合金，能够满足大部分情况下对铝合金的使用需求，而且减少了可锻铝合金复杂的后处理过程，节约了能源和成本。

Description

一种用于3D打印的铝镁硅合金粉末及其制备方法
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，尤其是涉及一种用于3D打印的铝镁硅合金粉末及其制备方法。
背景技术
3D打印是一种利用三维模型数据，通过层层累积的方式获得具有复杂形状产品的制备技术。与传统塑料、陶瓷、金属和合金以及复合材料的制备方法相比，3D打印技术具有能制备高精度及复杂形状产品、节约原材料、节约成本等一系列优势，具有良好的应用前景。目前常用的3D打印方法包括直接三维打印成型技术(3DP)，选择性激光熔化技术(SLM)，立体光固化技术(SLA)，熔融沉积技术(FDM)等，其中选择性激光熔化技术(SLM)被广泛应用于金属粉末的3D打印。目前可用于SLM的金属及合金主要有不锈钢、钛合金、铝合金等，主要应用于航空航天及汽车工业。
铝基合金是金属3D打印中重要的组成部分，铝基合金具有重量轻、熔点低、安全性高和可塑性好等特点，在零件减重方面具有广阔的应用前景，也因此在轻量化汽车和航空航天工业中占据着越来越重要的地位。虽然工业界对通过3D打印技术制备铝合金产品有着很高的兴趣，也已经有很多SLM制备的铝合金零件在一些领域得到了应用，但是，SLM制备的铝合金产品的大规模应用仍然受到原料合金粉末的制备及其性能、配套打印机的生产、打印模型的开发、打印工艺以及各方面的成本等的限制。目前，能制备出性能更好的铝合金产品的SLM打印机大都是国外进口的，同样用于打印的合金粉末原料也大都需要进口，粉末售价也比较昂贵，这就大大增加了打印铝合金产品的成本，限制了它的技术开发及大规模应用。
国内也在积极开发合金粉末原料制备技术，但是，铝合金容易氧化，对粉末来讲，其比表面积增大就更容易氧化，而氧化的粉末对打印产品的性能有着极大的影响。而且，用于打印的粉末原料对粉末粒径大小及均匀性、流动性及粉末纯度都有着较高的要求。所以国内目前采用的粉末原料制备技术要么制得的产品性能不好，要么制备技术复杂，成本较高，不能大规模生产。
目前大量用于铝合金3D打印的是有着较好铸造性能的铝镁硅合金，如AlSi10Mg，AlSi12等。通过SLM技术制备的铝镁硅合金其抗拉强度最高约为450MPa，延伸率在4％左右，拉伸强度适中且延伸率低。强度更高延展性更好的可锻铝合金由于在SLM加工过程中往往会产生大量裂纹，导致开裂，使得产品性能较差，远不能与常规制造的铝合金相比，所以，难以通过SLM技术来制备。6xxx铝合金具有良好的塑性、耐蚀性、可焊接性及着色性能，广泛应用于建筑、机械零件、汽车工业等领域，是一种可时效热处理的中等强度铝合金，但是，目前对6xxx铝合金的SLM研究较少。
研究发现，通过在合金中添加Sc等稀土元素，可以有效解可锻铝合金由于SLM过程中的高冷却速率而造成的开裂问题，从而制备出表面光滑无裂纹的产品。同时，Sc还可形成纳米Al3Sc沉淀物，进一步提高SLM铝合金的强度。但是，稀土元素含量较少，价格昂贵，不利于大规模推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于3D打印的铝镁硅合金粉末及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
将铝镁硅合金原料在加热熔融后，使其充分混合均匀；
采用高速压缩气流冲击熔融铝镁硅合金流，将其碎裂得气雾化颗粒，冷却后即得通过气雾化技术制得的铝镁硅合金粉末；
气雾化后，对铝镁硅合金粉末进行筛分得到所需粒径范围内的用于3D打印的铝镁硅合金粉末；
铝镁硅合金原料中硅铝的配比满足最终用于3D打印的铝镁硅合金粉末中：Mg含量为0.10％wt-6.00％wt，Si含量为0.05％wt-4.00％wt，Zr含量为0.01％wt-2.00％wt，Fe含量为0.01％wt-2.00％wt，Mn含量为0.01％wt-1.50％wt，Cu含量为0.01％wt-1.2％wt，其余为Al。粉末纯度高，基本不含其他杂质。
在本发明的一个实施方式中，铝镁硅合金原料在650℃-850℃的范围内加热熔融。
在本发明的一个实施方式中，优选地，所制得的铝镁硅合金粉末的化学组成：Mg含量为0.10％wt-4.80％wt，Si含量为0.05％wt-3.00％wt，Zr含量为0.01％wt-1.50％wt，Fe含量为0.01％wt-1.00％wt，Mn含量为0.10％wt-1.50％wt，Cu含量为0.01％wt-0.80％wt，其余为Al，纯度较高，基本不含其他杂质。
在本发明的一个实施方式中，采用高速压缩气流冲击熔融铝镁硅合金流采用的是融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴具体结构可以参考中国专利CN201410553284.7公开的融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴、中国专利CN201410553271.X公开的二级laval与hartmann结构融合的超音速雾化喷嘴以及中国专利CN201410553799.7公开的单级融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。
在本发明的一个实施方式中，所述高速压缩气流选自氩气或氮气。
在本发明的一个实施方式中，所述高速压缩气流的气体压力为1.6-4.0MPa，采用紧耦合的方式，保证出口负压在0.3-1.0kPa。
在本发明的一个实施方式中，气雾化后，对铝镁硅合金粉末进行筛分的方式为旋风分级筛分方式。
在本发明的一个实施方式中，对铝镁硅合金粉末进行筛分后，所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末粒径范围为10-60μm。
在本发明的一个实施方式中，粒径不在10-60μm范围内的粉末可重新用于加热熔化，提高原料利用率。收集筛选出的粉末即可用于SLM打印。
本发明所述制备方法制备得到的用于3D打印的铝镁硅合金粉末中，95％以上的粉末粒径在10-60μm以内，粉末平均粒径在20-40μm之间，粉末真密度在2.60-2.80g/cm3之间，90％以上的粉末颗粒为球形或类球形，粉末流动性好。
本发明所述铝镁硅合金粉末优选适用于选择性激光熔化(SLM)，使用该铝镁硅合金粉末在SLM打印设备上打印出的铝镁硅合金产品与相同成分的铸造铝合金及其他3D打印铝合金相比具有更优异的力学性能。同时该粉末制备技术方便快捷，生产成本低，可以大批量生产。
与现有技术相比，本发明采用融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴，本发明的雾化技术来制备铝镁硅合金粉末，具有以下有益效果：
(1)能够制得性能更优异且稳定的铝镁硅合金粉末。所得铝镁硅粉末纯度达到99％以上，成分均匀，除所含成分外基本不含其他杂质。能够更好地控制粉末颗粒形状，90％以上的粉末颗粒形状为球形或类球形，具有更好的流动性。粉末平均粒径在20-40μm之间，95％以上的粉末粒径在10-60μm内，能够获得更细的粉末颗粒，同时颗粒粒径分布更窄。
(2)与混粉打印相比，通过雾化技术生产用于SLM的铝镁硅合金粉末，合金各成分分布更均匀，有效减少SLM过程中偏析等缺陷的产生，有利于制备性能更优异的产品；
(3)制得的铝镁硅合金粉末含有适量Zr元素，Zr能在铝镁硅合金中形成细小的Al3Zr析出物，与含Sc的析出物接近，既能够改善合金的SLM性能，减少热裂纹的产生，细化SLM产品的微观结构，提高其强度和延展性(现有研究表明：加入Sc形成Al3Sc，Al3Zr作用与之类似，Al3Zr与主要的面心立方铝相有20多个相匹配的界面，表现出小于0.52％的晶格失配和1％的原子密度变化，从而提供了理想的低能量异质成核位点，通过在凝固前沿提供高密度的低能垒异质成核位点，降低等轴晶粒生长所需的过冷临界量，有利于形成细小的等轴晶粒组织，减少容易导致热裂纹产生的柱状晶粒的产生。Al3Zr颗粒均匀地结合到组织中，由于钉扎效应，可以提高强度并阻碍晶粒生长，细小等轴晶粒的生成和热裂纹的减少提高了打印产品的强度和延展性)，在提升合金性能方面Sc和Zr的效果类似，但是Sc价格更昂贵，所以本申请利用Zr替代Sc有利于降低粉末成本；
(4)制得的铝镁硅合金粉末中的Mg、Si、Mn、Fe等元素，在SLM过程中在Al中的固溶度增加，由于其他元素在Al相中的固溶度增加，造成的晶格畸变增加，从而对位错有更强的阻碍作用，继而提高铝镁硅合金的强度和硬度，Si元素的线膨胀系数小，又能够改善合金液的流动性，在铝镁硅合金中加入该元素能降低熔融温度，减小合金的凝固收缩率，降低热膨胀系数并改善流动性，有利于降低裂纹敏感性，添加适量Si能够给生产致密无裂纹的铝镁硅合金，有助于改善铝镁硅合金的SLM加工性能；
(5)本发明能够大规模生产用于3D打印的铝镁硅合金粉末，避免粉末生产过程中发生氧化，通过改变雾化合金配比还能控制所生产粉末中各个元素成分的含量；
(6)整个雾化过程中，对原料的浪费较少，生产效率高，在保证铝镁硅合金粉末性能的前提下，能成倍地降低成本。
本发明通过Hartmann-Laval的VIGA(真空气雾化)雾化技术能够大规模生产低成本高性能的3D打印用铝镁硅合金粉末，同时避免了粉末生产过程中的氧化等问题，使能打印出力学性能更好的产品。
具体实施方式
本发明提供一种用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
将铝镁硅合金原料在加热熔融后，使其充分混合均匀；
采用高速压缩气流冲击熔融铝镁硅合金流，将其碎裂得气雾化颗粒，冷却后即得通过气雾化技术制得的铝镁硅合金粉末；
气雾化后，对铝镁硅合金粉末进行筛分得到所需粒径范围内的用于3D打印的铝镁硅合金粉末；
铝镁硅合金原料中硅铝的配比满足最终用于3D打印的铝镁硅合金粉末中：Mg含量为0.10％wt-6.00％wt，Si含量为0.05％wt-4.00％wt，Zr含量为0.01％wt-2.00％wt，Fe含量为0.01％wt-2.00％wt，Mn含量为0.01％wt-1.50％wt，Cu含量为0.01％wt-1.2％wt，其余为Al。粉末纯度高，基本不含其他杂质。
在本发明的一个实施方式中，铝镁硅合金原料在650℃-850℃的范围内加热熔融。
在本发明的一个实施方式中，优选地，所制得的铝镁硅合金粉末的化学组成：Mg含量为0.10％wt-4.80％wt，Si含量为0.05％wt-3.00％wt，Zr含量为0.01％wt-1.50％wt，Fe含量为0.01％wt-1.00％wt，Mn含量为0.10％wt-1.50％wt，Cu含量为0.01％wt-0.80％wt，其余为Al，纯度较高，基本不含其他杂质。
在本发明的一个实施方式中，采用高速压缩气流冲击熔融铝镁硅合金流采用的是融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴具体结构可以参考中国专利CN201410553284.7公开的融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴、中国专利CN201410553271.X公开的二级laval与hartmann结构融合的超音速雾化喷嘴以及中国专利CN201410553799.7公开的单级融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。
在本发明的一个实施方式中，所述高速压缩气流选自氩气或氮气。
在本发明的一个实施方式中，所述高速压缩气流的气体压力为1.6-4.0MPa，采用紧耦合的方式，保证出口负压在0.3-1.0kPa。
在本发明的一个实施方式中，气雾化后，对铝镁硅合金粉末进行筛分的方式为旋风分级筛分方式。
在本发明的一个实施方式中，对铝镁硅合金粉末进行筛分后，所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末粒径范围为10-60μm。
在本发明的一个实施方式中，粒径不在10-60μm范围内的粉末可重新用于加热熔化，提高原料利用率。收集筛选出的粉末即可用于SLM打印。
本发明所述制备方法制备得到的用于3D打印的铝镁硅合金粉末中，95％以上的粉末粒径在10-60μm以内，粉末平均粒径在20-40μm之间，粉末真密度在2.60-2.80g/cm3之间，90％以上的粉末颗粒为球形或类球形，粉末流动性好。
本发明所述铝镁硅合金粉末优选适用于选择性激光熔化(SLM)，使用该铝镁硅合金粉末在SLM打印设备上打印出的铝镁硅合金产品与相同成分的铸造铝合金及其他3D打印铝合金相比具有更优异的力学性能。同时该粉末制备技术方便快捷，生产成本低，可以大批量生产。
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
按照Mg含量为3.24％wt，Si含量为2.12％wt，Zr含量为0.53％wt，Fe含量为0.56％wt，Mn含量为1.06％wt，Cu含量为0.34％wt，其余为Al，分别取合金原料在750℃下真空熔炼，保温半小时后，采用同济自研的Hartmann-Laval雾化技术(中国专利CN201410553271.X公开的二级laval与hartmann结构融合的超音速雾化喷嘴)进行雾化，雾化气体为高纯氩气，雾化时的气体压力为2.0MPa，采用紧耦合的方式，保证出口负压在0.5kPa，一级谐振气体频率为100kHz。气体雾化后，通过旋风分级方式筛选出10-60μm粒径的粉末，并进行收集，制得相应化学组成的铝镁硅合金粉末。90％以上的粉末颗粒形状为球形或类球形，粉末流动性好。粉末平均粒径为30.12μm，95％以上的粉末粒径在10-60μm内。粉末真密度为2.67g/cm3。用该粉末在汉邦HBD-SLM100打印机上进行打印，所得产品的相对密度大于99.2％，抗拉强度约为403MPa，伸长率在15％左右，经过160℃时效处理6h后，样品的抗拉强度增加到458MPa，伸长率约为13％。采用该铝镁硅合金粉末SLM制得的样品强度与SLM铝硅合金相当，但延伸率明显高于常用SLM的铝硅合金，能够满足大部分情况下对铝合金的使用需求，而且减少了可锻铝合金复杂的后处理过程，节约了能源和成本。
实施例2
本实施例提供一种用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
将铝镁硅合金原料(铝镁硅合金原料中硅铝的配比满足最终用于3D打印的铝镁硅合金粉末中：Mg含量为2.40％wt，Si含量为1.50％wt，Zr含量为0.75％wt，Fe含量为0.50％wt，Mn含量为0.75％wt，Cu含量为0.40％wt，其余为Al)在750℃加热熔融后，使其充分混合均匀；
采用高速压缩气流氩气或氮气冲击熔融铝镁硅合金流，所述高速压缩气流的气体压力为2.0MPa，采用紧耦合的方式，保证出口负压在0.6kPa，将其碎裂得气雾化颗粒，冷却后即得通过气雾化技术制得的铝镁硅合金粉末；
气雾化后，采用旋风分级筛分方式对铝镁硅合金粉末进行筛分得到粒径范围为10-60μm内的用于3D打印的铝镁硅合金粉末，用于3D打印的铝镁硅合金粉末中，95％以上的粉末粒径在10-60μm以内，粉末平均粒径在20-40μm之间，粉末真密度在2.70g/cm3左右，90％以上的粉末颗粒为球形或类球形，粉末流动性好；
本实施例所述铝镁硅合金粉末优选适用于选择性激光熔化(SLM)，使用该铝镁硅合金粉末在SLM打印设备上打印出的铝镁硅合金产品与相同成分的铸造铝合金及其他3D打印铝合金相比具有更优异的力学性能。同时该粉末制备技术方便快捷，生产成本低，可以大批量生产。
本实施例中，采用高速压缩气流冲击熔融铝镁硅合金流采用的是融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴具体结构可以参考中国专利CN201410553284.7公开的融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。
本实施例中，粒径不在10-60μm范围内的粉末可重新用于加热熔化，提高原料利用率。收集筛选出的粉末即可用于SLM打印。
实施例3
本实施例提供一种用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
将铝镁硅合金原料(铝镁硅合金原料中硅铝的配比满足最终用于3D打印的铝镁硅合金粉末中：Mg含量为0.10％wt，Si含量为3.00％wt，Zr含量为0.01％w，Fe含量为1.00％wt，Mn含量为0.10％wt，Cu含量为0.80％wt，其余为Al)在680℃加热熔融后，使其充分混合均匀；
采用高速压缩气流氩气或氮气冲击熔融铝镁硅合金流，所述高速压缩气流的气体压力为2.0MPa，采用紧耦合的方式，保证出口负压在0.5kPa，将其碎裂得气雾化颗粒，冷却后即得通过气雾化技术制得的铝镁硅合金粉末；
气雾化后，采用旋风分级筛分方式对铝镁硅合金粉末进行筛分得到粒径范围为10-60μm内的用于3D打印的铝镁硅合金粉末，用于3D打印的铝镁硅合金粉末中，95％以上的粉末粒径在10-60μm以内，粉末平均粒径在20-40μm之间，粉末真密度在2.65g/cm3左右，90％以上的粉末颗粒为球形或类球形，粉末流动性好；
本实施例所述铝镁硅合金粉末优选适用于选择性激光熔化(SLM)，使用该铝镁硅合金粉末在SLM打印设备上打印出的铝镁硅合金产品与相同成分的铸造铝合金及其他3D打印铝合金相比具有更优异的力学性能。同时该粉末制备技术方便快捷，生产成本低，可以大批量生产。
本实施例中，采用高速压缩气流冲击熔融铝镁硅合金流采用的是融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴具体结构可以参考中国专利CN201410553271.X公开的二级laval与hartmann结构融合的超音速雾化喷嘴。
本实施例中，粒径不在10-60μm范围内的粉末可重新用于加热熔化，提高原料利用率。收集筛选出的粉末即可用于SLM打印。
实施例4
本实施例提供一种用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
将铝镁硅合金原料(铝镁硅合金原料中硅铝的配比满足最终用于3D打印的铝镁硅合金粉末中：Mg含量为4.80％wt，Si含量为0.05％wt，Zr含量为1.50％wt，Fe含量为0.01％wt，Mn含量为1.50％wt，Cu含量为0.01％wt，其余为Al)在800℃加热熔融后，使其充分混合均匀；
采用高速压缩气流氩气或氮气冲击熔融铝镁硅合金流，所述高速压缩气流的气体压力为3.0MPa，采用紧耦合的方式，保证出口负压在0.8kPa，将其碎裂得气雾化颗粒，冷却后即得通过气雾化技术制得的铝镁硅合金粉末；
气雾化后，采用旋风分级筛分方式对铝镁硅合金粉末进行筛分得到粒径范围为10-60μm内的用于3D打印的铝镁硅合金粉末，用于3D打印的铝镁硅合金粉末中，95％以上的粉末粒径在10-60μm以内，粉末平均粒径在20-40μm之间，粉末真密度在2.75g/cm3左右，90％以上的粉末颗粒为球形或类球形，粉末流动性好；
本实施例所述铝镁硅合金粉末优选适用于选择性激光熔化(SLM)，使用该铝镁硅合金粉末在SLM打印设备上打印出的铝镁硅合金产品与相同成分的铸造铝合金及其他3D打印铝合金相比具有更优异的力学性能。同时该粉末制备技术方便快捷，生产成本低，可以大批量生产。
本实施例中，采用高速压缩气流冲击熔融铝镁硅合金流采用的是融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴具体结构可以参考中国专利CN201410553799.7公开的单级融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。
本实施例中，粒径不在10-60μm范围内的粉末可重新用于加热熔化，提高原料利用率。收集筛选出的粉末即可用于SLM打印。
实施例5
本实施例提供一种用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
将铝镁硅合金原料(铝镁硅合金原料中硅铝的配比满足最终用于3D打印的铝镁硅合金粉末中：Mg含量为0.10％wt，Si含量为4.00％wt，Zr含量为0.01％wt，Fe含量为2.00％wt，Mn含量为0.01％wt，Cu含量为1.2％wt，其余为Al)在650℃加热熔融后，使其充分混合均匀；
采用高速压缩气流氩气或氮气冲击熔融铝镁硅合金流，所述高速压缩气流的气体压力为1.6MPa，采用紧耦合的方式，保证出口负压在0.3kPa，将其碎裂得气雾化颗粒，冷却后即得通过气雾化技术制得的铝镁硅合金粉末；
气雾化后，采用旋风分级筛分方式对铝镁硅合金粉末进行筛分得到粒径范围为10-60μm内的用于3D打印的铝镁硅合金粉末，用于3D打印的铝镁硅合金粉末中，95％以上的粉末粒径在10-60μm以内，粉末平均粒径在20-40μm之间，粉末真密度在2.60g/cm3左右，90％以上的粉末颗粒为球形或类球形，粉末流动性好；
本实施例所述铝镁硅合金粉末优选适用于选择性激光熔化(SLM)，使用该铝镁硅合金粉末在SLM打印设备上打印出的铝镁硅合金产品与相同成分的铸造铝合金及其他3D打印铝合金相比具有更优异的力学性能。同时该粉末制备技术方便快捷，生产成本低，可以大批量生产。
本实施例中，采用高速压缩气流冲击熔融铝镁硅合金流采用的是融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴具体结构可以参考中国专利CN201410553799.7公开的单级融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。
本实施例中，粒径不在10-60μm范围内的粉末可重新用于加热熔化，提高原料利用率。收集筛选出的粉末即可用于SLM打印。
实施例6
本实施例提供一种用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
将铝镁硅合金原料(铝镁硅合金原料中硅铝的配比满足最终用于3D打印的铝镁硅合金粉末中：Mg含量为6.00％wt，Si含量为0.05％wt，Zr含量为2.00％wt，Fe含量为0.01％wt，Mn含量为1.50％wt，Cu含量为0.01％wt，其余为Al)在850℃加热熔融后，使其充分混合均匀；
采用高速压缩气流氩气或氮气冲击熔融铝镁硅合金流，所述高速压缩气流的气体压力为4.0MPa，采用紧耦合的方式，保证出口负压在0.3kPa，将其碎裂得气雾化颗粒，冷却后即得通过气雾化技术制得的铝镁硅合金粉末；
气雾化后，采用旋风分级筛分方式对铝镁硅合金粉末进行筛分得到粒径范围为10-60μm内的用于3D打印的铝镁硅合金粉末，用于3D打印的铝镁硅合金粉末中，95％以上的粉末粒径在10-60μm以内，粉末平均粒径在20-40μm之间，粉末真密度在2.80g/cm3左右，90％以上的粉末颗粒为球形或类球形，粉末流动性好；
本实施例所述铝镁硅合金粉末优选适用于选择性激光熔化(SLM)，使用该铝镁硅合金粉末在SLM打印设备上打印出的铝镁硅合金产品与相同成分的铸造铝合金及其他3D打印铝合金相比具有更优异的力学性能。同时该粉末制备技术方便快捷，生产成本低，可以大批量生产。
本实施例中，采用高速压缩气流冲击熔融铝镁硅合金流采用的是融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴具体结构可以参考中国专利CN201410553284.7公开的融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。
本实施例中，粒径不在10-60μm范围内的粉末可重新用于加热熔化，提高原料利用率。收集筛选出的粉末即可用于SLM打印。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将铝镁硅合金原料在加热熔融后，使其充分混合均匀；
采用高速压缩气流冲击熔融铝镁硅合金流，将其碎裂得气雾化颗粒，冷却后即得通过气雾化技术制得的铝镁硅合金粉末；
气雾化后，对铝镁硅合金粉末进行筛分得到所需粒径范围内的用于3D打印的铝镁硅合金粉末；
铝镁硅合金原料中硅铝的配比满足最终用于3D打印的铝镁硅合金粉末中：Mg含量为0.10％wt-6.00％wt，Si含量为0.05％wt-4.00％wt，Zr含量为0.01％wt-2.00％wt，Fe含量为0.01％wt-2.00％wt，Mn含量为0.01％wt-1.50％wt，Cu含量为0.01％wt-1.2％wt，其余为Al。
2.根据权利要求1所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，其特征在于，铝镁硅合金原料在650℃-850℃的范围内加热熔融。
3.根据权利要求1所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，其特征在于，所制得的铝镁硅合金粉末的化学组成：Mg含量为0.10％wt-4.80％wt，Si含量为0.05％wt-3.00％wt，Zr含量为0.01％wt-1.50％wt，Fe含量为0.01％wt-1.00％wt，Mn含量为0.10％wt-1.50％wt，Cu含量为0.01％wt-0.80％wt，其余为Al，纯度较高，基本不含其他杂质。
4.根据权利要求1所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，其特征在于，采用高速压缩气流冲击熔融铝镁硅合金流采用的是融合laval与hartmann结构的超音速雾化喷嘴。
5.根据权利要求1所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，其特征在于，所述高速压缩气流选自氩气或氮气。
6.根据权利要求1所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，其特征在于，所述高速压缩气流的气体压力为1.6-4.0MPa，采用紧耦合的方式，保证出口负压在0.3-1.0kPa。
7.根据权利要求1所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，其特征在于，气雾化后，对铝镁硅合金粉末进行筛分的方式为旋风分级筛分方式。
8.根据权利要求1所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末的制备方法，其特征在于，对铝镁硅合金粉末进行筛分后，所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末粒径范围为10-60μm。
9.采用权利要求1-8中任一项所述制备方法制备得到的用于3D打印的铝镁硅合金粉末。
10.根据权利要求9所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末，其特征在于，所述用于3D打印的铝镁硅合金粉末中，95％以上的粉末粒径在10-60μm以内，粉末平均粒径在20-40μm之间，粉末真密度在2.60-2.80g/cm3之间，90％以上的粉末颗粒为球形或类球形。
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