CN113388759A - 一种耐热铝合金粉末及其制备方法和一种铝合金成型件及其制备方法 - Google Patents

一种耐热铝合金粉末及其制备方法和一种铝合金成型件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐热铝合金粉末及其制备方法和一种铝合金成型件及其制备方法，属于铝合金技术领域。本发明提供了一种耐热铝合金粉末，化学成分按质量百分比计包括：Ni3～15％、Fe1.2～4％、Ti0.2～1％、Sc0.3～0.8％、Zr0.4～3％和余量的Al。本发明在铝合金中添加Ni、Fe、Ti、Sc、Zr元素，这些元素在铝基体中具有较大的扩散固溶度、较低平衡固溶度和高温扩散系数，能够保证合金形成大量的纤维状Al3Ni、Al3Ti、Al3(Sc,Zr)和颗粒状Al9FeNi纳米析出相，通过多种形态析出相协同增强，利用析出强化、细晶强化和纤维载荷传递提高了铝合金在高温条件下的力学性能。

Description

一种耐热铝合金粉末及其制备方法和一种铝合金成型件及其 制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种耐热铝合金粉末及其制备方法和一种铝合金成型件及其制备方法。
背景技术
航空航天工业是国家战略产业的发展重点，为了节约能耗和降低运载成本，构件轻量化一直是其追求的重要目标。铝合金材料因其轻质、高强、耐磨耐蚀等优势特性，在航空航天领域广泛应用。然而，铝合金高温软化问题一直制约着中高温度区间零件结构设计和服役安全的发展。
目前，为了提高铝合金的耐热性主要分为两种，一种是在铝合金中添加过渡族金属元素TM(TM＝Ni、Fe、Cr、Mn、Co、Ce等)，在基体中形成大量的AlxTMy相，但析出相种类单一，导致合金性能改善不够理想，而增加析出相数量虽然有利于提升合金的高温性能，但析出相过多时，容易发生偏聚而使合金脆性急剧增加；另一种是采用Al-Fe-V-Si合金，其合金组织中能够形成球状α-Al12(Fe,V)3Si耐热强化相提高耐热性，但合金组织中还形成了一些高温不稳定第二相，在温度升高时，这些高温不稳定相将发生聚集、长大和多边形化，甚至转变为对合金有害的相，导致合金力学性能大幅度下降，难以满足使用要求。
因此，提高铝合金耐热性的同时保证其具备优异的力学性能成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐热铝合金粉末及其制备方法和一种铝合金成型件及其制备方法。本发明提供的耐热铝合金粉末制备的铝合金成型件在高温条件下具备优异的力学性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种耐热铝合金粉末，化学成分按质量百分比计包括：Ni 3～15％、Fe 1.2～4％、Ti 0.2～1％、Sc 0.3～0.8％、Zr 0.4～3％和余量的Al。
优选地，化学成分按质量百分比计包括：Ni 5～14％、Fe 1.5～3％、Ti 0.5～0.8％、Sc 0.5～0.7％、Zr 0.8～2％和余量的Al。
优选地，化学成分按质量百分比计包括：Ni 7～10％、Fe 2～2.5％、Ti 0.6～0.7％、Sc 0.5～0.7％、Zr 1～1.5％和余量的Al。
优选地，所述耐热铝合金粉末的粒径为15～63μm。
本发明还提供了上述技术方案所述耐热铝合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纯铝、铝锆中间合金、铝钪中间合金、铝钛中间合金、铝镍中间合金和铝铁中间合金进行熔炼，得到合金熔体；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔体进行高压氮气雾化，得到耐热铝合金粉末。
优选地，所述步骤(2)中高压氮气雾化的压力为10～20MPa。
本发明还提供了一种铝合金成型件，由上述技术方案所述耐热铝合金粉末或上述技术方案所述制备方法制备得到的耐热铝合金粉末制备得到。
本发明还提供了上述技术方案所述铝合金成型件的制备方法，包括如下步骤：
1)将耐热铝合金粉末进行选区激光熔化成形，得到铝合金坯体；
2)将所述步骤1)得到的铝合金坯体进行热处理，得到铝合金成型件。
优选地，所述步骤1)中选区激光熔化成形的操作优选包括如下步骤：
I、建立铝合金成型件的三维模型，再转换成可分切的数据导入选区激光熔化设备中，得到多层截面数据；
II、根据所述步骤I得到的多层截面数据中的第一层截面数据，在基板上铺设第一层截面数据所需的金属粉末层，再对所述金属粉末层的横截面进行激光扫描，得到第一固态层；
III、根据所述步骤I得到的多层截面数据中的第N层截面数据，在所述步骤II得到的第一固态层表面依次重复铺设和激光扫描制备第N固态层，得到铝合金坯体。
优选地，所述步骤2)中热处理的温度为150～350℃，热处理的时间为5～48h。
本发明提供了一种耐热铝合金粉末，化学成分按质量百分比计包括：Ni 3～15％、Fe 1.2～4％、Ti 0.2～1％、Sc 0.3～0.8％、Zr 0.4～3％和余量的Al。本发明在铝合金中添加Ni、Fe、Ti、Sc、Zr元素，这些元素在铝基体中具有较大的扩散固溶度、较低平衡固溶度和高温扩散系数，能够保证合金形成大量的纤维状Al3Ni、Al3Ti、Al3(Sc,Zr)和颗粒状Al9FeNi纳米析出相，其中，纤维状Al3Ni相在基体内分布，能够传递载荷，从而抑制裂纹扩展；Al3Ti和Al3(Sc,Zr)能够与铝基体共格析出，作为有效的异质形核质点促进晶粒细化，强化基体；这四种析出相具有极高的热稳定性，通过多种形态析出相协同增强，利用析出强化、细晶强化和纤维载荷传递提高了铝合金在高温条件下的力学性能。实验结果表明，采用本发明提供的耐热铝合金粉末制备的成型件在300℃下，抗拉强度为297～356MPa，屈服强度为263～324MPa，延伸率为10.7～28.3％。
具体实施方式
本发明提供了一种耐热铝合金粉末，化学成分按质量百分比计包括：Ni 3～15％、Fe 1.2～4％、Ti 0.2～1％、Sc 0.3～0.8％、Zr 0.4～3％和余量的Al。
按质量百分比计，本发明提供的耐热铝合金粉末包括Ni 3～15％，优选为5～14％，更优选为7～10％。本发明通过加入一定量的Ni元素，能够保证铝合金形成大量纤维状Al3Ni纳米析出相，可以抑制裂纹扩展，传递载荷；也能够与Fe元素在基体中形成具有极高的热稳定性的Al9FeNi纳米析出相，通过多相协同增强，从而提高铝合金的耐热性能。
按质量百分比计，本发明提供的耐热铝合金粉末包括Fe 1.2～4％，优选为1.5～3％，更优选为2～2.5％。本发明通过加入一定量的Fe元素，能够与Ni元素在基体中形成具有极高的热稳定性的Al9FeNi纳米析出相，从而提高铝合金的耐热性能。
按质量百分比计，本发明提供的耐热铝合金粉末包括Ti 0.2～1％，优选为0.5～0.8％，更优选为0.6～0.7％。本发明通过加入一定量的Ti元素，能够保证铝合金形成大量L12型Al3Ti纳米析出相，此析出相能够作为异质形核质点细化晶粒，强化基体，且具有较高的热稳定性，从而提高铝合金的耐热性能。
按质量百分比计，本发明提供的耐热铝合金粉末包括Sc 0.3～0.8％，优选为0.5～0.7％。本发明通过加入一定量的Sc元素，能够与Zr元素在铝合金基体中形成大量Al3(Sc,Zr)相，此相能够与铝基体共格析出，作为有效的异质形核质点促进晶粒细化，强化基体，从而提高铝合金的耐热性能。
按质量百分比计，本发明提供的耐热铝合金粉末包括Zr 0.4～3％，优选为0.8～2％，更优选为1～1.5％。本发明通过加入一定量的Zr元素，能够与Sc元素在铝合金基体中形成大量Al3(Sc,Zr)相，此相能够与铝基体共格析出，作为有效的异质形核质点促进晶粒细化，强化基体，从而提高铝合金的耐热性能。
按质量百分比计，本发明提供的耐热铝合金粉末包括除上述合金元素之外余量的Al，优选为80～89％，更优选为86～88％。本发明中铝元素为铝合金的基体元素。
在本发明中，所述耐热铝合金粉末的粒径优选为15～63μm。本发明中所述耐热铝合金粉末的粒径在上述范围内有利于选区激光熔化成形。
本发明在铝合金中添加Ni、Fe、Ti、Sc、Zr元素，这些元素在铝基体中具有较大的扩散固溶度、较低平衡固溶度和高温扩散系数，能够保证合金形成大量的纤维状Al3Ni、Al3Ti、Al3(Sc,Zr)和颗粒状Al9FeNi纳米析出相，其中，纤维状Al3Ni相在基体内分布，能够传递载荷，从而抑制裂纹扩展；Al3Ti和Al3(Sc,Zr)能够与铝基体共格析出，作为有效的异质形核质点促进晶粒细化，强化基体；这四种析出相具有极高的热稳定性，通过多种形态析出相协同增强，利用析出强化、细晶强化和纤维载荷传递提高了铝合金在高温条件下的力学性能。
本发明提供的耐热铝合金粉末适用于选区激光熔化技术，通过选区激光熔化凝固后，可形成细小的晶粒组织和弥散分布的热稳定纳米析出相，保证打印零件在高温的服役性能。
本发明还提供了上述技术方案所述耐热铝合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纯铝、铝锆中间合金、铝钪中间合金、铝钛中间合金、铝镍中间合金和铝铁中间合金进行熔炼，得到合金熔体；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔体进行高压氮气雾化，得到耐热铝合金粉末。
本发明将纯铝、铝锆中间合金、铝钪中间合金、铝钛中间合金、铝镍中金合金和铝铁中间合金进行熔炼，得到合金熔体。
在本发明中，所述纯铝的纯度优选≥99.99％；所述铝锆中间合金优选为Al90Zr10；所述铝钪中间合金优选为Al85Sc15；所述铝钛中间合金优选为Al80Ti20；所述铝镍中金合金优选为Al90Ni10；所述铝铁中间合金优选为Al95Fe5。本发明对上述原料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品或者熟知的制备方法制备即可。
在本发明中，将纯铝、铝锆中间合金、铝钪中间合金、铝钛中间合金、铝镍中间合金和铝铁中间合金进行熔炼的操作优选包括如下步骤：
1.将纯铝进行第一熔化，得到第一熔体；
2.在所述步骤1得到的第一熔体中加入铝锆中间合金、铝钪中间合金和铝钛中间合金进行第二熔化，得到第二熔体；
3.在所述步骤2得到的第二熔体中加入铝镍中间合金和铝铁中间合金进行第三熔化，得到合金熔体。
本发明优选将纯铝进行第一熔化，得到第一熔体。在本发明中，所述第一熔化的温度优选为515～525℃，更优选为520℃。本发明对所述第一熔化的时间没有特殊的限定，只要保证纯铝能够完全熔化即可。
得到第一熔体后，本发明优选在所述第一熔体中加入铝锆中间合金、铝钪中间合金和铝钛中间合金进行第二熔化，得到第二熔体。在本发明中，所述第二熔化优选在搅拌条件下进行；所述搅拌的时间优选为25～35min；所述第二熔化的温度优选为1395～1405℃，更优选为1400℃。
得到第二熔体，本发明优选在所述第二熔体中加入铝镍中间合金和铝铁中间合金进行第三熔化，得到合金熔体。在本发明中，所述第三熔化优选在搅拌条件下进行；所述搅拌的时间优选为25～35min；所述第三熔化的温度优选为895～905℃，更优选为900℃。
本发明在制备合金熔体时利用合金的熔点不同进行分步加入原料，有利于各原料在铝合金中更好的熔化。
得到合金熔体后，本发明将所述合金熔体进行高压氮气雾化，得到耐热铝合金粉末。在本发明中，所述高压氮气雾化的压力优选为10～20MPa，更优选为15MPa。本发明以高压氮气为气相雾化介质得到粉末状铝合金。
本发明提供的耐热铝合金粉末的制备方法工艺简单，适用于工业化生产。
本发明还提供了一种铝合金成型件，由上述技术方案所述耐热铝合金粉末或上述技术方案所述制备方法制备得到的耐热铝合金粉末制备得到。在本发明中，所述铝合金成型件的微观组织结构优选包括铝金属基体和分布于所述铝金属基体上的Al3Ni、Al3Ti、Al3(Sc,Zr)和颗粒状Al9FeNi纳米析出相。本发明提供的铝合金成型件以耐热铝合金粉末为原料，能够使得成型件具备优异的耐热性能，即在高温条件下能够具备高强和高韧性能。
本发明还提供了上述技术方案所述铝合金成型件的制备方法，包括如下步骤：
1)将耐热铝合金粉末进行选区激光熔化成形，得到铝合金坯体；
2)将所述步骤1)得到的铝合金坯体进行热处理，得到铝合金成型件。
本发明将耐热铝合金粉末进行选区激光熔化成形，得到铝合金坯体。
在本发明中，所述选区激光熔化成形的操作优选包括如下步骤：
I、建立铝合金成型件的三维模型，再转换成可分切的数据导入选区激光熔化设备中，得到多层截面数据；
II、根据所述步骤I得到的多层截面数据中的第一层截面数据，在基板上铺设第一层截面数据所需的金属粉末层，再对所述金属粉末层的横截面进行激光扫描，得到第一固态层；
III、根据所述步骤I得到的多层截面数据中的第N层截面数据，在所述步骤II得到的第一固态层表面依次重复铺设和激光扫描制备第N固态层，得到铝合金坯体。
本发明优选建立铝合金成型件的三维模型，再转换成可分切的数据导入选区激光熔化设备中，得到多层截面数据。本发明对建立铝合金成型件的三维模型，再转换成可分切的数据导入选区激光熔化设备中，得到多层截面数据的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的操作即可。
得到多层截面数据后，本发明优选根据所述多层截面数据中的第一层截面数据，在基板上铺设第一层截面数据所需的金属粉末层，再对所述金属粉末层的横截面进行激光扫描，得到第一固态层。
本发明对所述第一层截面数据所需的金属粉末层的厚度没有特殊的限定，根据需求进行调整即可。
在本发明中，所述激光扫描的工艺参数包括：激光光斑优选为0.05～0.2mm，更优选为0.1～0.15mm；激光功率优选为200～500W，更优选为250～300W；扫描速率优选为400～2000mm/s，进一步优选为900～1200mm/s，更优选为1000～1100mm/s。本发明通过控制激光扫描的工艺参数能够进一步提高铝合金成型件的耐热性能。
得到第一固态层后，根据所述多层截面数据中的第N层截面数据，在所述第一固态层表面依次重复铺设和激光扫描制备第N固态层，得到铝合金坯体。
在本发明中，第一固态层制备时激光扫描的次数优选为3～4次，第二固态层及第N固态层制备时激光扫描的次数优选为1～2次。在本发明中，所述N优选为大于1的正整数。本发明对所述N的范围没有特殊的限定，根据实际多层截面数据进行调整即可。本发明通过控制激光扫描的次数能够实现更好的实现金属粉末的熔化。
在本发明中，所述相邻两层固态层制备时激光扫描的方向优选不同，更优选下一固态层制备时激光扫描的方向为上一固态层制备时激光扫描方向顺时针转动30～90°。
在本发明中，所述激光选区熔化成形优选在保护气氛中进行，所述保护气氛优选为氩气，更优选为纯度≥99.99％的高纯氩气。本发明在保护气氛中进行3D打印，可以防止混合粉末与空气中的氧气发生氧化反应。
本发明采用选区激光熔化成形(SLM)技术，凝固速率相比传统快凝技术至少提高1～2个数量级，通过快速熔化凝固可以提高合金元素的固溶度，形成细小的晶粒组织和弥散分布的热稳定纳米析出相，保证铝合金成型件在高温的服役性能；同时，SLM技术可以对成型件进行结构优化和个性化设计，成形精度高，后期仅需少量的表面处理即可直接使用，尤其适合航空航天复杂构件的加工制造，对于扩大铝合金应用和构件轻量化具有重要意义。
得到铝合金坯体后，本发明将所述铝合金坯体进行热处理，得到铝合金成型件。本发明对铝合金坯体进行热处理能够进一步提高成型件的致密度高。
在本发明中，所述热处理的温度优选为150～350℃，更优选为200～300℃；所述热处理的时间优选为5～48h，进一步优选为6～40h，更优选为12～24h。
本发明在制备铝合金成型件时采用选区激光熔化技术与传统方法相比，可以省去大量中间的热加工环节，极大的节约了金属产品的研发与制造周期，提高了生产效率，降低了生产成本；且工艺简单快速，免去了设计与制造模具过程，省去了传统的机加工和后处理环节，节省了人力物力；同时未加工、多余的耐热铝合金粉末可以回收重复利用，材料利用率高。
本发明提供的制备方法成形过程不受零件几何形状的限制，可以制备任意形状复杂的金属构件，尤其是内部具有复杂异型结构且传统方法无法制造的合金部件，如空腔、冷却通道等。
本发明利用高能激光束连续逐层熔化合金粉末，经快速冷却凝固成形，所制备得到的成型件致密度高，无明显成形缺陷，形成了大量的纤维状Al3Ni、Al3Ti、Al3(Sc,Zr)和颗粒状Al9FeNi纳米析出相，其中，纤维状Al3Ni相在基体内分布，能够传递载荷，从而抑制裂纹扩展；Al3Ti和Al3(Sc,Zr)能够与铝基体共格析出，作为有效的异质形核质点促进晶粒细化，强化基体；这四种析出相具有极高的热稳定性，通过多种形态析出相协同增强，利用析出强化、细晶强化和纤维载荷传递提高了铝合金在高温条件下的力学性能。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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做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。
实施例1
耐热铝合金粉末的化学成分按质量百分比计为：Ni 7％、Fe 2％、Ti 0.7％、Sc0.5％、Zr 0.8％和Al 89％；
耐热铝合金粉末的制备方法为如下步骤：
(1)将坩埚预热至520℃后，将纯铝放置于坩埚中熔化，继续升温至1400℃，将Al90Zr10、Al85Sc15、Al80Ti20中间合金加入坩埚中，并进行搅拌30min，再将熔体温度降至900℃，加入Al90Ni10、Al95Fe5中间合金，并进行搅拌30min，得到成分均匀的合金熔体；
(2)打开坩埚底部阀门，将所述步骤(1)得到的合金熔体经内径为5mm的氧化铝导管流出，自由下落，液流经高压氮气雾化器冲击破碎成细小液滴，凝固后得到15～63μm的耐热铝合金粉末；其中，雾化压力为15MPa。
实施例2
铝合金成型件的制备步骤为如下步骤：
1)将实施例1制备的耐热铝合金粉末进行选区激光熔化成形，得到铝合金坯体，具体步骤为：
I、利用CAD建立铝合金成型件的三维模型，再转换成可分切的数据导入选区激光熔化设备中，得到多层截面数据；
II、根据所述步骤I得到的多层截面数据的第一层截面数据，在基板上铺设厚度为0.04mm的金属粉末层，激光扫描金属粉末层横截面的几何形状4次，得到第一固态层；其中，激光光斑为0.1mm，激光功率为200W，激光扫描速率为1200mm/s，在纯度99.99％氩气保护下进行；
III、根据所述步骤I得到的多层截面数据的第二层截面数据，基板下降0.04mm，在基面上铺设厚度为0.04mm的金属粉末层，激光扫描金属粉末层横截面的几何形状1次，得到第二固态层；其中，激光光斑为0.1mm，激光功率为200W，激光扫描速率为1200mm/s，扫描方向为上一固态层扫描方向顺时针转动60°，得到第二固态层；
IV、根据所述步骤I得到的多层截面数据中的第N层截面数据，在所述步骤III得到的第二固态层表面依次重复铺设和激光扫描制备第N固态层，得到铝合金坯体；
2)将所述步骤1)得到的铝合金坯体在150℃条件下热处理6h，得到致密度为99.96％的铝合金成型件，微观组织结构由铝金属基体和分布于铝金属基体上的Al3Ni、Al3Ti、Al3(Sc,Zr)和颗粒状Al9FeNi纳米析出相构成。
实施例3
耐热铝合金粉末的化学成分按质量百分比计为：Ni 10％、Fe 1.5％、Ti 0.8％、Sc0.7％、Zr 1％和Al 86％；
耐热铝合金粉末的制备方法与实施例1相同，得到15～63μm的耐热铝合金粉末。
实施例4
铝合金成型件的制备步骤为如下步骤：
1)将实施例3制备的耐热铝合金粉末进行选区激光熔化成形，得到铝合金坯体，具体步骤为：
I、利用CAD建立铝合金成型件的三维模型，再转换成可分切的数据导入选区激光熔化设备中，得到多层截面数据；
II、根据所述步骤I得到的多层截面数据的第一层截面数据，在基板上铺设厚度为0.04mm的金属粉末层，激光扫描金属粉末层横截面的几何形状4次，得到第一固态层；其中，激光光斑为0.1mm，激光功率为250W，激光扫描速率为900mm/s，在纯度99.99％氩气保护下进行；
III、根据所述步骤I得到的多层截面数据的第二层截面数据，基板下降0.04mm，在基面上铺设厚度为0.04mm的金属粉末层，激光扫描金属粉末层横截面的几何形状1次，得到第二固态层；其中，激光光斑为0.1mm，激光功率为250W，激光扫描速率为900mm/s，扫描方向为上一固态层扫描方向顺时针转动60°，得到第二固态层；
IV、根据所述步骤I得到的多层截面数据中的第N层截面数据，在所述步骤III得到的第二固态层表面依次重复铺设和激光扫描制备第N固态层，得到铝合金坯体；
2)将所述步骤1)得到的铝合金坯体在150℃条件下热处理12h，得到致密度为99.93％的铝合金成型件，微观组织结构由铝金属基体和分布于铝金属基体上的Al3Ni、Al3Ti、Al3(Sc,Zr)和颗粒状Al9FeNi纳米析出相构成。
实施例5
耐热铝合金粉末的化学成分按质量百分比计为：Ni 14％、Fe 3％、Ti 0.7％、Sc0.8％、Zr 1.5％和Al 80％；
耐热铝合金粉末的制备方法与实施例1相同，得到15～63μm的耐热铝合金粉末。
实施例6
铝合金成型件的制备步骤为如下步骤：
1)将实施例5制备的耐热铝合金粉末进行选区激光熔化成形，得到铝合金坯体，具体步骤为：
I、利用CAD建立铝合金成型件的三维模型，再转换成可分切的数据导入选区激光熔化设备中，得到多层截面数据；
II、根据所述步骤I得到的多层截面数据的第一层截面数据，在基板上铺设厚度为0.04mm的金属粉末层，激光扫描金属粉末层横截面的几何形状4次，得到第一固态层；其中，激光光斑为0.1mm，激光功率为300W，激光扫描速率为1000mm/s，在纯度99.99％氩气保护下进行；
III、根据所述步骤I得到的多层截面数据的第二层截面数据，基板下降0.04mm，在基面上铺设厚度为0.04mm的金属粉末层，激光扫描金属粉末层横截面的几何形状1次，得到第二固态层；其中，激光光斑为0.1mm，激光功率为300W，激光扫描速率为1000mm/s，扫描方向为上一固态层扫描方向顺时针转动60°，得到第二固态层；
IV、根据所述步骤I得到的多层截面数据中的第N层截面数据，在所述步骤III得到的第二固态层表面依次重复铺设和激光扫描制备第N固态层，得到铝合金坯体；
2)将所述步骤1)得到的铝合金坯体在150℃条件下热处理24h，得到致密度为99.96％的铝合金成型件，微观组织结构由铝金属基体和分布于铝金属基体上的Al3Ni、Al3Ti、Al3(Sc,Zr)和颗粒状Al9FeNi纳米析出相构成。
对比例1
铝合金粉末的化学成分按质量百分比计为：Fe 11.5％、V 1.4％、Si 2.3％和Al84.8％；
铝合金粉末的制备方法为如下步骤：
(1)将坩埚预热至520℃后，将纯铝放置于坩埚中熔化，继续升温至1000℃，将Al60Si40和Al70Fe15V15和中间合金作为原料加入坩埚中，并进行搅拌30min，得到成分均匀的合金熔体；
(2)打开坩埚底部阀门，将所述步骤(1)得到的合金熔体经内径为5mm的氧化铝导管流出，自由下落，液流经高压氮气雾化器冲击破碎成细小液滴，凝固后得到15～63μm的耐热铝合金粉末；其中，雾化压力为0.9MPa。
对比例2
铝合金成型件的制备步骤为如下步骤：
1)将对比例1制备的铝合金粉末进行选区激光熔化成形，得到铝合金坯体，具体步骤为：
I、利用CAD建立铝合金成型件的三维模型，再转换成可分切的数据导入选区激光熔化设备中，得到多层截面数据；
II、根据所述步骤I得到的多层截面数据的第一层截面数据，在基板上铺设厚度为0.06mm的金属粉末层，激光扫描金属粉末层横截面的几何形状3次，得到第一固态层；其中，激光光斑为0.12mm，激光功率为400W，激光扫描速率为1000mm/s，在纯度99.99％氩气保护下进行；
III、根据所述步骤I得到的多层截面数据的第二层截面数据，基板下降0.06mm，在基面上铺设厚度为0.06mm的金属粉末层，激光扫描金属粉末层横截面的几何形状1次，得到第二固态层；其中，激光光斑为0.12mm，激光功率为400W，激光扫描速率为1000mm/s，扫描方向为上一固态层扫描方向顺时针转动60°，得到第二固态层；
IV、根据所述步骤I得到的多层截面数据中的第N层截面数据，在所述步骤III得到的第二固态层表面依次重复铺设和激光扫描制备第N固态层，得到铝合金坯体；
2)将所述步骤1)得到的铝合金坯体在150℃条件下热处理6h，得到铝合金成型件。
对实施例2、4和6和对比例2制备的铝合金成型件进行力学性能测试
应用万能力学试验机测试实施例2、4和6和对比例2制备的铝合金成型件的力学性能，结果如表1所示。
表1实施例2、4和6和对比例2制备的铝合金成型件的力学性能数据
Figure BDA0003119341780000121
Figure BDA0003119341780000131
从以上实施例和对比例可以看出，本发明提供的耐热铝合金粉末制备的铝合金成型件具备优异的耐高温性能，即在高温条件下具备高强和高韧性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐热铝合金粉末，化学成分按质量百分比计包括：Ni 3～15％、Fe 1.2～4％、Ti0.2～1％、Sc 0.3～0.8％、Zr 0.4～3％和余量的Al。
2.根据权利要求1所述的耐热铝合金粉末，其特征在于，化学成分按质量百分比计包括：Ni 5～14％、Fe 1.5～3％、Ti 0.5～0.8％、Sc 0.5～0.7％、Zr0.8～2％和余量的Al。
3.根据权利要求2所述的耐热铝合金粉末，其特征在于，化学成分按质量百分比计包括：Ni 7～10％、Fe 2～2.5％、Ti 0.6～0.7％、Sc 0.5～0.7％、Zr1～1.5％和余量的Al。
4.根据权利要求1～3任一项所述的耐热铝合金粉末，其特征在于，所述耐热铝合金粉末的粒径为15～63μm。
5.权利要求1～4任意一项所述耐热铝合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纯铝、铝锆中间合金、铝钪中间合金、铝钛中间合金、铝镍中间合金和铝铁中间合金进行熔炼，得到合金熔体；
(2)将所述步骤(1)得到的合金熔体进行高压氮气雾化，得到耐热铝合金粉末。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中高压氮气雾化的压力为10～20MPa。
7.一种铝合金成型件，由权利要求1～4任意一项所述耐热铝合金粉末或权利要求5～6任意一项所述制备方法制备得到的耐热铝合金粉末制备得到。
8.一种权利要求7所述铝合金成型件的制备方法，包括如下步骤：
1)将耐热铝合金粉末进行选区激光熔化成形，得到铝合金坯体；
2)将所述步骤1)得到的铝合金坯体进行热处理，得到铝合金成型件。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中选区激光熔化成形的操作优选包括如下步骤：
I、建立铝合金成型件的三维模型，再转换成可分切的数据导入选区激光熔化设备中，得到多层截面数据；
II、根据所述步骤I得到的多层截面数据中的第一层截面数据，在基板上铺设第一层截面数据所需的金属粉末层，再对所述金属粉末层的横截面进行激光扫描，得到第一固态层；
III、根据所述步骤I得到的多层截面数据中的第N层截面数据，在所述步骤II得到的第一固态层表面依次重复铺设和激光扫描制备第N固态层，得到铝合金坯体。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中热处理的温度为150～350℃，热处理的时间为5～48h。
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