CN117778823A - 高强耐热铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高强耐热铝合金及其制备方法，属于铝合金技术领域。以质量百分比计，所述高强耐热铝合金包括：4.0‑5.6％的Mn、1.0‑2.5％的Ni、0.5‑1.0％的Ce、0.6‑0.9％的Sc、0.2‑0.4％的Zr，其余为Al。本申请解决了常规铝合金材料的高温力学性能较差的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种高强耐热铝合金及其制备方法。
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，随着使用温度的升高，铝合金的强度迅速下降。较差的高温力学性能制约着铝合金材料的使用。
上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种高强耐热铝合金及其制备方法，旨在解决常规铝合金材料的高温力学性能较差的技术问题。
为实现上述目的，本申请提供一种高强耐热铝合金，以质量百分比计，所述高强耐热铝合金包括：4.0-5.6％的Mn、1.0-2.5％的Ni、0.5-1.0％的Ce、0.6-0.9％的Sc、0.2-0.4％的Zr，其余为Al。
可选地，所述高强耐热铝合金具有耐热相，所述耐热相包括：Al16Mn3Ni、Al10Mn2Ce、Al3Ni和Al6Mn中的至少一种。
本申请还提供一种高强耐热铝合金制备方法，所述高强耐热铝合金制备方法应用于制备如上述的高强耐热铝合金，包括以下步骤：
根据质量百分比取Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al元素的原材料，并进行熔炼处理，得到铝合金熔液；
对所述铝合金熔液进行气体雾化，得到铝合金粉末；
以所述铝合金粉末为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料；
对所述铝合金材料进行热处理，制得高强耐热铝合金。
可选地，在所述以所述铝合金粉末为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料的步骤之前，还包括：
对所述铝合金粉末进行筛分处理，得到粒径15-75μm的铝合金粉末，以作为所述打印原料。
可选地，所述选区激光熔化工艺的激光功率为300-350w；
和/或，所述选区激光熔化工艺的基板预热温度为100-150℃。
可选地，所述选区激光熔化工艺的扫描速度为1000-1400mm/s；
和/或，所述选区激光熔化工艺的扫描间距为0.15-0.20mm；
和/或，所述选区激光熔化工艺的扫描层厚为0.03-0.06mm；
和/或，所述选区激光熔化工艺的区域重叠设定为0.1-0.2mm；
和/或，所述选区激光熔化工艺的区域宽度设定为10-15mm。
可选地，所述热处理的保温温度为250-350℃；
和/或，所述热处理的保温时间为4-12h。
可选地，所述熔炼处理的温度为750-900℃。
可选地，在所述对所述铝合金熔液进行气体雾化的步骤之前，还包括：
将所述铝合金熔液在800-870℃下静置5-10min。
可选地，所述高强耐热铝合金在350℃的屈服强度大于150MPa；
和/或，所述高强耐热铝合金在350℃的抗拉强度大于200MPa；
和/或，所述高强耐热铝合金在350℃的延伸率大于10％。
本申请公开了一种高强耐热铝合金及其制备方法，所述高强耐热铝合金包括：4.0-5.6％的Mn、1.0-2.5％的Ni、0.5-1.0％的Ce、0.6-0.9％的Sc、0.2-0.4％的Zr，其余为Al。通过将Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al按特定比例添加，其中，Mn、Ni和Ce在Al中的扩散系数较低，因此，可以使铝合金中生成多种细小的耐热相，例如，Al16Mn3Ni、Al10Mn2Ce、Al3Ni和Al6Mn中的至少一种；而各耐热相复合形成耐热颗粒分布在铝合金的晶界，从而在晶界周围形成具有优异的耐热稳定性的网状结构。复合耐热相可以进一步阻碍高温下合金元素扩散至颗粒内相应的耐热相中，从而抑制复合耐热相颗粒的长大，而传统的单一耐热相，不能形成复合耐热相粒子，使得耐热相更易长大。本申请铝合金中的Al16Mn3Ni、Al10Mn2Ce、Al3Ni和Al6Mn相均为耐热相，形成复合耐热相粒子后具有更优的热稳定性。而Sc与Zr元素与Al可以形成Al3(Sc，Zr)粒子，对铝合金的晶粒起到细化作用，从而有效提高铝合金材料的高温强度。通过上述各元素按特定比例搭配，协同作用，使铝合金材料在室温条件下和高温条件下均具有优异的力学性能。
附图说明
图1为本申请实施例方案涉及的高强耐热铝合金制备方法的流程示意图。
本申请目的的实现、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
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，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，也不在本申请要求的保护范围之内。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
铝合金是以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，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。其中，铝镁合金(例如，Al-Mn-Mg-Sc-Zr、Al-Mg-Mn-Sc-Zr等)是重要的适用于选区激光熔化工艺的高强铝合金材料，具有优异的室温力学性能；在室温下，抗拉强度超过500MPa，延伸率超过10％。然而，随着温度升高，铝合金的强度迅速下降；当使用温度达到350℃时，铝合金的抗拉强度仅为90MPa。由于常规的适用于选区激光熔化工艺的铝合金的耐热相含量少且种类单一，且Mg在Al中的扩散速率较快，使得铝合金材料的高温力学性能较差。
鉴于此，本申请提出一种高强耐热铝合金及其制备方法。通过将Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al按特定比例添加，其中，Mn、Ni和Ce在Al中的扩散系数较低，因此，可以使铝合金中生成多种细小的耐热相，例如，Al16Mn3Ni、Al10Mn2Ce、Al3Ni和Al6Mn中的至少一种；而各耐热相复合分布在铝合金的晶界，形成由复合耐热相颗粒构成的网状结构，具有优异的耐热稳定性。而Sc与Zr元素与Al可以形成Al3(Sc，Zr)粒子，对铝合金的晶粒起到细化作用，从而有效提高铝合金材料的高温强度。通过上述各元素按特定比例搭配，协同作用，使铝合金材料在室温条件下和高温条件下均具有优异的力学性能。
本申请实施例第一方面提供一种高强耐热铝合金，以质量百分比计，所述高强耐热铝合金包括：4.0-5.6％的Mn、1.0-2.5％的Ni、0.5-1.0％的Ce、0.6-0.9％的Sc、0.2-0.4％的Zr，其余为Al。
可选地，所述高强耐热铝合金包括：4.0-5.6％的Mn、1.0-2.5％的Ni、0.5-1.0％的Ce、0.6-0.9％的Sc、0.2-0.4％的Zr，其余为Al和不可避免的杂质元素。
可选地，所述杂质元素包括O、N和H，其中，O元素含量小于或等于0.08wt.％，N元素含量小于或等于0.01wt.％，H元素含量小于或等于0.002wt.％。
可选地，所述高强耐热铝合金基于选区激光熔化工艺成形。
可选地，所述高强耐热铝合金在350℃的屈服强度大于150MPa；在350℃的抗拉强度大于200MPa；在350℃的抗拉强度大于200MPa。
可选地，以质量百分比计，所述高强耐热铝合金包括：4.0-5.6％的Mn；例如，4.0％、4.2％、4.4％、4.6％、4.8％、5.0％、5.2％、5.4％、5.6％等；还包括1.0-2.5％的Ni；例如，1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％、2.2％、2.4％、2.5％等；还包括0.5-1.0％的Ce；例如，0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％等；还包括0.6-0.9％的Sc；例如，0.6％、0.7％、0.8％、0.9％等；还包括0.2-0.4％的Zr；例如，0.2％、0.3％、0.4％等；其余为Al。通过将Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al按特定比例添加，可以使铝合金中生成多种细小的耐热相，从而提高铝合金的高温力学性能；若铝合金中各元素不在上述范围，则难以形成相应的耐热相，进而可能导致铝合金高温力学性能变差。
通过使用Ni和Ce取代适用于选区激光熔化工艺的高强铝合金材料中的Mg，在铝合金中引入多种耐热相，包括：Al16Mn3Ni、Al10Mn2Ce、Al3Ni和Al6Mn；而各耐热相复合分布在铝合金的晶界，形成由复合耐热相颗粒构成的网状结构，具有优异的耐热稳定性。从而解决了常规适用于选区激光熔化工艺的铝合金耐热相单一，耐热性差的问题，同时保留了Al-Sc合金的优良打印成形性和优异的室温力学性能。
通过Sc与Zr元素的加入，能够与Al可以形成Al3(Sc，Zr)粒子，对铝合金的晶粒起到细化作用，从而有效提高铝合金材料的高温强度。而Zr和Ce元素能够进一步细化晶粒，提高铝合金材料的再结晶温度，降低过饱和固溶体的分解倾向，使铝合金材料在高温下的组织稳定。
在一可行实施方式中，所述高强耐热铝合金具有耐热相，所述耐热相包括：Al16Mn3Ni、Al10Mn2Ce、Al3Ni和Al6Mn中的至少一种。
应当理解的是，对于适用于选区激光熔化工艺的铝合金，需要具备较好的3D打印工艺性，在打印过程中不开裂。而常规的Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn-Mg-Cu系合金都有较宽的凝固区间，打印过程开裂倾向严重；例如，Al-Cu合金，若使用选区激光熔化工艺进行合金成形，则在凝固过程中Cu在晶界处偏析，Al2Cu或其他三元共晶相在晶界处形成，并随着热循环逐渐粗化和连通，导致了较低的抗裂性，进而在选区激光熔化的过程中会开裂，因此不适用于选区激光熔化工艺。并且，Al-Cu合金的主合金元素在铝基体中的扩散系数比Mn更大；在400℃条件下，Cu的扩散系数在10-15m/s2，Mn的扩散系数为10-18m/s2，而更大的扩散系数使得耐热相在高温条件下长大，导致合金的高温强度降低。
在本实施例中，通过将Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al按特定比例添加，其中，Mn、Ni和Ce在Al中的扩散系数较低，因此，可以使铝合金中生成多种细小的耐热相，例如，Al16Mn3Ni、Al10Mn2Ce、Al3Ni和Al6Mn中的至少一种；而各耐热相分布在铝合金的晶界，并形成具有优异的耐热稳定性的网状结构。而Sc与Zr元素与Al可以形成Al3(Sc，Zr)粒子，对铝合金的晶粒起到细化作用，从而有效提高铝合金材料的高温强度。通过上述各元素按特定比例搭配，协同作用，使铝合金材料在室温条件下和高温条件下均具有优异的力学性能。
本申请实施例第二方面提供一种高强耐热铝合金制备方法，参照图1，高强耐热铝合金制备方法包括以下步骤：
步骤S10，根据质量百分比取Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al元素的原材料，并进行熔炼处理，得到铝合金熔液；
根据质量百分比分别取Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al元素的原材料，其中，4.0-5.6％的Mn、1.0-2.5％的Ni、0.5-1.0％的Ce、0.6-0.9％的Sc、0.2-0.4％的Zr，其余为Al；进而进行熔炼处理，得到铝合金溶液。
可选地，根据质量百分比，分别取铝、铝锰中间合金、铝镍中间合金、铝铈中间合金、铝钪中间合金和铝锆中间合金，并进行熔炼处理，得到铝合金熔液。
可选地，将称量好的原材料置于熔炼装置中，将熔炼装置抽真空，使其真空度小于或等于10Pa，并充入惰性气体至大气压，而后进行熔炼处理。
在一可行实施方式中，所述熔炼处理的温度为750-900℃。
可选地，熔炼处理的温度可以为：750℃、800℃、850℃、900℃等。若熔炼处理温度过低，则可能会使原材料熔化不充分，影响后续加工处理；若熔炼处理温度过高，会造成能源浪费，并且可能会对熔炼设备产生损害。因此确定熔炼处理的温度为750-900℃。
在一可行实施方式中，在步骤S20，对所述铝合金熔液进行气体雾化的步骤之前，还包括：
步骤S11，将所述铝合金熔液在800-870℃下静置5-10min。
可选地，熔炼后的静置温度可以为800℃、810℃、820℃、830℃、840℃、850℃、860℃、870℃等；静置时间可以为5min、7min、9min、10min等。通过静置使铝合金的温度均匀分布，去除合金中的气体和夹杂物，消除应力，提高合金性能。
步骤S20，对所述铝合金熔液进行气体雾化，得到铝合金粉末；
在熔炼装置中充入惰性气体，将制得的铝合金熔液用高速惰性气流雾化，将其破碎成小液滴后，得到铝合金粉末。
可选地，得到铝合金粉末后，对铝合金粉末进行混粉处理，以使不同尺寸的合金粉末混合均匀。
示例性的，混粉处理的装粉量为10-30kg/次，混粉速率为300-800转/分钟，混粉时长为20-30分钟/次。
可选地，得到铝合金粉末后，对铝合金粉末进行干燥处理；将铝合金粉末放置在直空工燥箱中进行干燥处理，干燥温度为60-80℃，真空度小于或等于1000Pa，烘干时长为6-8h。
在步骤S30，以所述铝合金粉末为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料的步骤之前，还包括：
步骤S21，对所述铝合金粉末进行筛分处理，得到粒径15-75μm的铝合金粉末，以作为所述打印原料。
对铝合金粉末进行筛分分级处理，以筛选出复合增材制造成型尺寸要求的粉末，粒径15-75μm，以作为打印原料。
可选地，选用超声波振动筛进行筛分分级处理，过两道筛，第一道筛选用500-800目筛，第二道筛选用200-300目筛，通过加装的气流引流取两道筛中间道次的铝合金粉末。
可选地，在筛分处理后，对铝合金粉末进行干燥处理；将筛分后的铝合金粉末放置于真空干燥箱中在60-80℃下烘粉，真空度小于或等于1000Pa，烘干时长6-8h。
步骤S30，以所述铝合金粉末为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料；
将铝合金粉末作为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料。
在一可行实施方式中，所述选区激光熔化工艺的激光功率为300-350w；例如，300w、310w、320w、330w、340w、350w等；激光功率是影响材料熔化和熔池成形的一个重要参数。在选区激光熔化成形过程中，激光功率的大小直接影响着加工质量和加工效率。当激光功率增大时，激光与材料的相互作用也会加强，使材料的熔化、融合、汽化等作用增强。因此，当选择激光功率时，需要根据材料的特性和加工要求进行合理的选择。进而确定选区激光熔化工艺的激光功率为300-350w。
在一可行实施方式中，所述选区激光熔化工艺的基板预热温度为100-150℃。例如，100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃等。
在一可行实施方式中，所述选区激光熔化工艺的扫描速度为1000-1400mm/s；例如，1000mm/s、1100mm/s、1200mm/s、1300mm/s、1400mm/s等；扫描速度是指激光束在材料表面扫描的速度。选区激光熔化成形过程中，扫描速度的大小直接影响着激光熔化区的大小和形状，以及熔池的深度和宽度。通常情况下，扫描速度越快，熔化区域就越小，但熔池深度就越浅，熔池宽度也会变窄。因此确定选区激光熔化工艺的扫描速度为1000-1400mm/s。
在一可行实施方式中，所述选区激光熔化工艺的扫描间距为0.15-0.20mm；例如，0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm、0.20mm等。
在一可行实施方式中，所述选区激光熔化工艺的扫描层厚为0.03-0.06mm；例如，0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm等。
在一可行实施方式中，所述选区激光熔化工艺的区域重叠设定为0.1-0.2mm；例如，0.1mm、0.15mm、0.2mm等。
在一可行实施方式中，所述选区激光熔化工艺的区域宽度设定为10-15mm。例如，10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm等。
在本实施例中，相较于其他合金成形工艺，例如，铸造工艺，其制备得到的合金的晶粒尺寸较大，晶界附近耐热相组成的网状结构更松散，导致合金耐热性能降低。而选区激光熔化工艺的成形合金，由于更快的凝固速率，其晶粒尺寸细小，由晶界附近耐热相组成的网状结构更致密，使其耐热性提高，并具有优异的室温与高温力学性能。
步骤S40，对所述铝合金材料进行热处理，制得高强耐热铝合金。
对成形的铝合金材料进行热处理，制得高强耐热铝合金。
在一可行实施方式中，所述热处理的保温温度为250-350℃；例如，250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃等；在热处理材料时，如果温度过高，会导致材料晶粒的长大，结构松散，疏松度增加，从而使得材料的强度和硬度降低。而且，温度过高还会导致变形的加剧，塑性变差，使得材料的韧性下降，导致材料容易发生裂纹、变形等缺陷，严重时甚至会烧坏材料。同时，如果温度过高，还会导致材料的化学成分发生改变，一些原本抵御腐蚀的元素被氧化失去，从而使得材料的抗腐蚀性能下降。如果温度过低，会导致材料的组织未能完全转变，从而仍然保留着原始状态下的强度和硬度，这样就无法起到热处理的效果。同时，过低的温度还会导致材料内部的应力无法得到释放，从而影响材料的加工性能。而且，热处理温度过低还会导致材料的韧性下降，易于发生变形，影响使用寿命。因此确定热处理温度为250-350℃。
在一可行实施方式中，所述热处理的保温时间为4-12h；例如，4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h等；在热处理过程中，若热处理时间过长，晶粒尺寸会继续增大，最终导致材料力学性能下降、断裂韧性降低和疲劳寿命缩短。并且还可能导致内应力过大，表面硬度下降。而若保温时间短会导致材料内部组织结构不均匀，这将导致材料的性能和质量不稳定，严重时甚至会导致产品失效。因此确定热处理的保温时间为4-12h。
在一可行实施方式中，所述高强耐热铝合金在350℃的屈服强度大于150MPa。
在一可行实施方式中，所述高强耐热铝合金在350℃的抗拉强度大于200MPa。
在一可行实施方式中，所述高强耐热铝合金在350℃的延伸率大于10％。
为使本申请上述实施例细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
(1)根据质量百分比取Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al元素的原材料，并在800℃进行熔炼处理，得到铝合金熔液，其中，Mn 4.0wt.％、Ni 1.0wt.％、Ce 0.5wt.％、Sc 0.7wt.％、Zr0.3wt.％，余量为Al；将所述铝合金熔液在850℃下静置7min；
(2)对所述铝合金熔液进行气体雾化，得到铝合金粉末；
(3)以所述铝合金粉末为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料，其中，激光功率为320w，基板预热温度为130℃，扫描速度为1200mm/s，扫描间距为0.18mm，扫描层厚为0.04mm，区域重叠设定为0.1mm，区域宽度设定为13mm；
(4)对所述铝合金材料进行热处理，在300℃保温6h，制得高强耐热铝合金。
实施例2
(1)根据质量百分比取Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al元素的原材料，并在830℃进行熔炼处理，得到铝合金熔液，其中，Mn 4.5wt.％、Ni 2.0wt.％、Ce 0.5wt.％、Sc 0.8wt.％、Zr0.4wt.％，余量为Al；将所述铝合金熔液在810℃下静置9min；
(2)对所述铝合金熔液进行气体雾化，得到铝合金粉末；
(3)以所述铝合金粉末为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料，其中，激光功率为300w，基板预热温度为150℃，扫描速度为1400mm/s，扫描间距为0.18mm，扫描层厚为0.04mm，区域重叠设定为0.1mm，区域宽度设定为13mm；
(4)对所述铝合金材料进行热处理，在350℃保温5h，制得高强耐热铝合金。
实施例3
(1)根据质量百分比取Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al元素的原材料，并在780℃进行熔炼处理，得到铝合金熔液，其中，Mn 5.6wt.％、Ni 2.5wt.％、Ce 1.0wt.％、Sc 0.8wt.％、Zr0.2wt.％，余量为Al；将所述铝合金熔液在800℃下静置10min；
(2)对所述铝合金熔液进行气体雾化，得到铝合金粉末；
(3)以所述铝合金粉末为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料，其中，激光功率为350w，基板预热温度为110℃，扫描速度为1000mm/s，扫描间距为0.18mm，扫描层厚为0.04mm，区域重叠设定为0.1mm，区域宽度设定为13mm；
(4)对所述铝合金材料进行热处理，在280℃保温10h，制得高强耐热铝合金。
实施例4
(1)根据质量百分比取Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al元素的原材料，并在780℃进行熔炼处理，得到铝合金熔液，其中，Mn 4.5wt.％、Ni 1.0wt.％、Ce 0.8wt.％、Sc 0.6wt.％、Zr0.2wt.％，余量为Al；将所述铝合金熔液在860℃下静置6min；
(2)对所述铝合金熔液进行气体雾化，得到铝合金粉末；
(3)以所述铝合金粉末为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料，其中，激光功率为340w，基板预热温度为130℃，扫描速度为1200mm/s，扫描间距为0.18mm，扫描层厚为0.04mm，区域重叠设定为0.1mm，区域宽度设定为13mm；
(4)对所述铝合金材料进行热处理，在270℃保温5h，制得高强耐热铝合金。
实施例5
(1)根据质量百分比取Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al元素的原材料，并在780℃进行熔炼处理，得到铝合金熔液，其中，Mn 4.5wt.％、Ni 1.0wt.％、Ce 1.0wt.％、Sc 0.7wt.％、Zr0.3wt.％，余量为Al；将所述铝合金熔液在860℃下静置6min；
(2)对所述铝合金熔液进行气体雾化，得到铝合金粉末；
(3)以所述铝合金粉末为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料，其中，激光功率为340w，基板预热温度为130℃，扫描速度为1200mm/s，扫描间距为0.18mm，扫描层厚为0.04mm，区域重叠设定为0.1mm，区域宽度设定为13mm；
(4)对所述铝合金材料进行热处理，在270℃保温5h，制得高强耐热铝合金。
对比例1
实验步骤与实施例1相同，不同之处在于：铝合金中Mn 4.5wt.％、Mg 1.5wt.％、Sc0.7wt.％、Zr 0.3wt.％，余量为Al。
对比例2
实验步骤与实施例1相同，不同之处在于：铝合金中Mn 1.5wt.％、Mg 5.0wt.％、Sc0.7wt.％、Zr 0.3wt.％，余量为Al。
对实施例1-5和对比例1-2的铝合金进行力学性能测试，实验结果如下表1所示：
表1
根据上述实施例1-5以及对比例1-2可知，本申请制备的高强耐热铝合金在室温下与添加了Mg的铝合金力学性能相当。而在350℃高温条件下，本申请的铝合金屈服强度大于150MPa，抗拉强度大于200MPa，抗拉强度大于200MPa；通过上述各元素按特定比例搭配，协同作用，使铝合金材料在室温条件下和高温条件下均具有优异的力学性能。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种高强耐热铝合金，其特征在于，以质量百分比计，所述高强耐热铝合金包括：4.0-5.6％的Mn、1.0-2.5％的Ni、0.5-1.0％的Ce、0.6-0.9％的Sc、0.2-0.4％的Zr，其余为Al。
2.如权利要求1所述的高强耐热铝合金，其特征在于，所述高强耐热铝合金具有耐热相，所述耐热相包括：Al16Mn3Ni、Al10Mn2Ce、Al3Ni和Al6Mn中的至少一种。
3.一种高强耐热铝合金的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1或2所述的高强耐热铝合金，所述制备方法包括以下步骤：
根据质量百分比取Mn、Ni、Ce、Sc、Zr和Al元素的原材料，并进行熔炼处理，得到铝合金熔液；
对所述铝合金熔液进行气体雾化，得到铝合金粉末；
以所述铝合金粉末为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料；
对所述铝合金材料进行热处理，制得高强耐热铝合金。
4.如权利要求3所述的高强耐热铝合金的制备方法，其特征在于，在所述以所述铝合金粉末为打印原料，通过选区激光熔化工艺，制得铝合金材料的步骤之前，还包括：
对所述铝合金粉末进行筛分处理，得到粒径15-75μm的铝合金粉末，以作为所述打印原料。
5.如权利要求3所述的高强耐热铝合金的制备方法，其特征在于，所述选区激光熔化工艺的激光功率为300-350w；
和/或，所述选区激光熔化工艺的基板预热温度为100-150℃。
6.如权利要求3所述的高强耐热铝合金的制备方法，其特征在于，所述选区激光熔化工艺的扫描速度为1000-1400mm/s；
和/或，所述选区激光熔化工艺的扫描间距为0.15-0.20mm；
和/或，所述选区激光熔化工艺的扫描层厚为0.03-0.06mm；
和/或，所述选区激光熔化工艺的区域重叠设定为0.1-0.2mm；
和/或，所述选区激光熔化工艺的区域宽度设定为10-15mm。
7.如权利要求3所述的高强耐热铝合金的制备方法，其特征在于，所述热处理的保温温度为250-350℃；
和/或，所述热处理的保温时间为4-12h。
8.如权利要求3所述的高强耐热铝合金的制备方法，其特征在于，所述熔炼处理的温度为750-900℃。
9.如权利要求3所述的高强耐热铝合金的制备方法，其特征在于，在所述对所述铝合金熔液进行气体雾化的步骤之前，还包括：
将所述铝合金熔液在800-870℃下静置5-10min。
10.如权利要求3-9中任一项所述的高强耐热铝合金的制备方法，其特征在于，所述高强耐热铝合金在350℃的屈服强度大于150MPa；
和/或，所述高强耐热铝合金在350℃的抗拉强度大于200MPa；
和/或，所述高强耐热铝合金在350℃的延伸率大于10％。
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