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通過(guò)在TC4鈦合金中摻入重稀土元素Y和/或Lu，摻入的重稀土元素能夠在冶煉過(guò)程中吸收鈦合金基體中的雜質(zhì)元素，形成富重稀土元素沉淀相，這些沉淀相能夠作為新的形核點(diǎn)，細(xì)化晶粒，有效減弱雜質(zhì)元素對(duì)TC4鈦合金力學(xué)強(qiáng)度的影響，提升TC4鈦合金的強(qiáng)度。

本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3D打印用鈷基高溫合金粉末、制備方法及應(yīng)用，所述鈷基高溫合金粉末中的合金元素以質(zhì)量百分比計(jì)，所述鈷基高溫合金粉末具有很好的抗氧化性能及耐高溫腐蝕能力，同時(shí)能降低熔煉難度，減少開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

提供的鋁合金粉末添加有Zr元素，Zr元素在該鋁合金粉末中以較高的比例添加，鋁合金粉末各組分的配比有助于提高材料的強(qiáng)度和耐久性，其能夠細(xì)化晶粒結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)合金的抗裂性能，并確保制成的工件致密且無(wú)缺陷，且易于拋光，具有較好的氧化效果。

對(duì)合金成分種類和用量調(diào)控，使其在兼顧3D打印工藝性的同時(shí)，顯著提高抗富氧燒蝕性能、室溫和高溫拉伸性能。

Al?Cu合金不含貴重化學(xué)元素，成本低；利用Zr和Er元素促進(jìn)凝固組織異質(zhì)形核的特點(diǎn)，細(xì)化晶粒，降低Al?Cu合金裂紋敏感性，提高3D打印鋁合金構(gòu)件工藝適應(yīng)性；熱處理后，可以進(jìn)一步提高鋁合金的強(qiáng)韌性；其力學(xué)性能達(dá)到或超過(guò)了含Sc鋁合金水平，較優(yōu)實(shí)施例中，抗拉強(qiáng)度≥550MPa，屈服強(qiáng)度≥450MPa，延伸率≥14%。

還公開(kāi)了3D束狀Ti?TiC增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，包括制備3D束狀Ti?TiC多級(jí)構(gòu)型增強(qiáng)體，將表面鍍銅鋁粉、無(wú)水乙醇混合、3D束狀Ti?TiC多級(jí)構(gòu)型增強(qiáng)體混合，然后進(jìn)行真空干燥，將混合物料裝入石墨模具中密封并放入熱壓燒結(jié)爐中燒結(jié)，隨爐冷卻至室溫，最后進(jìn)行時(shí)效熱處理后得到3D束狀Ti?TiC多級(jí)構(gòu)型增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。

在Al合金中加入Yb，形成更高數(shù)量密度的L1＆lt;subgt;2＆lt;/subgt;結(jié)構(gòu)Al＆lt;subgt;3＆lt;/subgt;Yb彌散體，硬度更高，也使得α?Al晶粒更細(xì)，增強(qiáng)合金強(qiáng)度和耐熱性能，Ce的加入使鋁合金的晶粒細(xì)化，晶界面積增加，宏觀韌性增強(qiáng)，多種耐熱元素的添加使得鋁合金具有優(yōu)異的室溫性能和高溫性能。同時(shí)，Yb、Ce的引入降低了成本，更適用于廣泛應(yīng)用，為開(kāi)發(fā)新型耐熱鋁合金提供了指導(dǎo)。

所述鋁合金材料及制備方法，使用氣霧化制粉方式制粉，作為制備部件的原材料，配料當(dāng)天即可完成熔煉、霧化、篩分、混料與檢測(cè)，3D打印工藝制造鋁合金部件，可以制造形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，打印參數(shù)設(shè)計(jì)專門匹配可陽(yáng)極氧化鋁合金，得到的鋁合金材料無(wú)裂紋、缺陷少、強(qiáng)度高，配合常規(guī)的熱處理制度，可制造性能優(yōu)良的陽(yáng)極氧化鋁合金部件。

該鋁合金材料擁有良好的室溫力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能，適用于航空航天飛行器構(gòu)件的制造。本發(fā)明還提供了一種適用于電弧3D打印的耐熱鋁合金材料的制備方法。

通過(guò)添加Mg和Li元素不僅能夠降低鋁合金的密度，還能夠與Mn、Sc、Zr、Ti、Er和Yb元素一起起到強(qiáng)化作用，從而提高鋁合金的比強(qiáng)度。另外，本發(fā)明首先通過(guò)氣霧化的方法制備了雜質(zhì)含量低的近球形鋁合金粉末，然后利用了3D打印快速凝固能夠顯著擴(kuò)大溶質(zhì)元素固溶極限的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，之后配合利用干冰冷卻的雙級(jí)時(shí)效熱處理并結(jié)合多元微合金化的優(yōu)勢(shì)，抑制了非共格析出相的粗化，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)共格析出相和亞微米級(jí)非共格強(qiáng)化相組成及組織的分步調(diào)控，提高了鋁合金的比強(qiáng)度。

填補(bǔ)了3D打印領(lǐng)域?qū)辖鹉蜔嵝缘难芯靠瞻?，探索并最終設(shè)計(jì)出針對(duì)激光粉末床熔化成形(LPBF)專用的耐熱鋁鈧合金體系，使其具有無(wú)裂紋、高強(qiáng)度、高韌性等優(yōu)異的力學(xué)性能，為設(shè)計(jì)LPBF成形專用高性能耐熱鋁合金奠定基石。另一方面，該合金成本較低，適用于大批量生產(chǎn)，利用元素之間的協(xié)同強(qiáng)化作用，最大程度發(fā)揮析出粒子的強(qiáng)化效果，并在高溫下保持基體強(qiáng)度，從而獲得優(yōu)異的高溫性能。

其特征在于：按照重量％計(jì)由2至13的鎂(Mg)、1至5的硅(Si)、0.5至1.5的鋯(Zr)以及余量的鋁(Al)和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，所述鎂(Mg)以及所述硅(Si)的重量％滿足下述關(guān)系式1?！娟P(guān)系式1】1.5≤[Mg]/[Si]≤8.5(在所述關(guān)系式1中，[Mg]代表鎂(Mg)的重量％，[Si]代表硅(Si)的重量％。)。

3D打印合金粉末包含Cu、Mg、Ag、Mn、Zr、Ti、Si，其中，按照質(zhì)量百分比計(jì)，Cu為6%~6.5%、Mg為0.6%~0.8%、Ag為0.15%~0.3%、Mn為0.3%~0.5%、Zr為0.05%~0.15%、Ti為0.1%~0.2%、Si為0.1%~0.2%、余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的航空發(fā)動(dòng)機(jī)專用3D打印鋁合金粉末制備出的鋁合金成形件，致密度高、表面質(zhì)量好、室溫和高溫力學(xué)性能優(yōu)良，生產(chǎn)成本低。

復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能和細(xì)小的晶粒結(jié)構(gòu)，克服了3D打印鈦及鈦合金復(fù)合材料中打印方向具有粗大柱狀晶、塑性較差的難題，拓寬了鈦合金在航空航天、國(guó)防軍工、汽車等領(lǐng)域中的應(yīng)用。此外，本發(fā)明采用將原料球形粉末混合后進(jìn)行3D打印的方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，具有較高的生產(chǎn)效率。

支撐結(jié)構(gòu)降低對(duì)鈦合金工件力學(xué)性能影響，滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)鈦合金工件的制備，無(wú)需機(jī)械加工去除。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，所得鈦合金工件晶粒細(xì)化，力學(xué)性能好。

將高鉻鎳基高溫合金3D打印結(jié)構(gòu)件保溫第二預(yù)設(shè)時(shí)間段；將高鉻鎳基高溫合金3D打印結(jié)構(gòu)件冷卻至室溫。熱處理方法的使用，可提高高鉻鎳基高溫合金3D打印結(jié)構(gòu)件的加工效率，降低加工成本，提高高溫持久性能，使得拉伸性能、延伸率和沖擊性能均超越鍛件水平。

主要合金元素含量依次為Mg：4.0～5.0％、Mn：0.4～1.0％、Sc：0.2～0.4％、Hf：0.4～1.0％、Zr：0.1～0.2％；本發(fā)明所述方法包括備料、熔煉、噴射沉積連續(xù)擠壓三個(gè)步驟；制備的合金桿的延伸率可達(dá)到9％以上，適合用作電弧增材制造用絲的坯料。

所述3D打印鋁合金粉末包含的部分特征合金元素為：Si的含量小于或等于1.2wt％；和/或，Ti的含量為1.0～6.0wt％；和/或，Zr的含量為0.9～6.0wt％；其中，當(dāng)所述合金元素Ti和Zr共同添加時(shí)，Ti+Zr的含量不大于10wt％。

3D打印用時(shí)效強(qiáng)化型高溫合金粉末按質(zhì)量百分比計(jì)包括C≤0.05％，Cr 14.5％～18.5％，Mo 4.5％～6.0％，Nb3.5％～4.5％，Ti 0.1％～0.7％，Al 1.2％～2.0％，F(xiàn)e 12％～16％，V 0.3％～0.6％，Cu 0.1％～1.0％，Mn≤0.5％，Si≤0.5％，Zr 0.05％～0.3％，Ce≤0.01％，B≤0.01％，S≤0.015％，P≤0.015％，余量為Ni。該3D打印用時(shí)效強(qiáng)化型高溫合金粉末具有優(yōu)異的高溫拉伸塑性。

鋁合金材料其組成成分按質(zhì)量百分含量計(jì)包括：Mg：3.5?8.0wt％；Hf：1.5?5.5wt％和/或Nb：1.0?5.0wt％，Hf+Nb：≤10wt％；Fe：≤0.3wt％；Si：≤0.2wt％；余量為Al，通過(guò)Hf和/或Nb提供細(xì)化晶粒和時(shí)效強(qiáng)化作用，有效抑制熱裂紋，采用鋪粉式3D打印方法制備的鋁合金零件的致密度超過(guò)99.9％，強(qiáng)度顯著超過(guò)現(xiàn)有AlSi10Mg材料，性能與價(jià)格很高的Scalmalloy相當(dāng)，但較以Sc為核心的材料可以顯著降低成本，在某些應(yīng)用場(chǎng)景下可以替代鈦合金，而密度僅為鈦合金的60％，有利于生產(chǎn)應(yīng)用。

采用激光3D打印技術(shù)制造金剛石增強(qiáng)金屬陶瓷耐磨材料致密度高，界面結(jié)合性好，增強(qiáng)相金剛石顆粒緊密的包裹在基體金屬中，顯微硬度為1223±11HV，具有良好的耐磨性。

組分：平均粒徑為1μm～8μm的碳化物基陶瓷粉末10％～40％、以及平均粒徑為3μm～10μm的金屬粉末60％～90％；所述金屬粉末通過(guò)在300℃～600℃的氧化溫度下經(jīng)表面氧化處理；所述有機(jī)粘結(jié)物料包括至少兩種不同的粘結(jié)劑。上述的間接3D打印用金屬陶瓷喂料比傳統(tǒng)的間接3D打印用金屬陶瓷喂料的粉末裝載量更高，3D打印時(shí)加熱至有機(jī)粘結(jié)物料達(dá)熔融溫度后，喂料的粘度適宜，3D打印得到的核輻射屏蔽制品質(zhì)量穩(wěn)定性高。

包括：步驟S1，將鈦鎳銅按照比例配料、熔煉，再通過(guò)氣霧化法制取鎳鈦銅預(yù)合金粉末，接著篩分、烘干，得到鎳鈦銅合金粉末；步驟S2，繪制鎳鈦銅合金塊狀零件，切片，設(shè)定打印路徑、掃描策略和工藝參數(shù)，將工程文件拷入SLM設(shè)備；步驟S3，調(diào)試SLM設(shè)備，將制好的鎳鈦銅合金粉末送入SLM設(shè)備中；步驟S4，SLM設(shè)備掃描打?。徊襟ES5，打印完成后，停止加熱基板，待基板降溫，降低成型室內(nèi)壓力，掃去余粉，取下帶有打印件的基板，將基板和打印件置于爐內(nèi)保溫，空冷至室溫，再將打印件從基板上切下，并研磨零件表面，得到鎳鈦銅合金。使用本發(fā)明制造出來(lái)的鎳鈦銅合金致密度高、成形性好、綜合力學(xué)性能好。

屬于生物醫(yī)用骨植入材料領(lǐng)域，合金的屈服強(qiáng)度大于等于820MPa、極限抗拉強(qiáng)度大于900MPa、延伸率大于等于10％；所述合金中不含β柱狀晶，且無(wú)明顯各向異性，所述合金宏觀織構(gòu)指數(shù)低于1.5×random；所述合金35天Cu2+離子釋放量低于0.25mg/L；所述合金通過(guò)激光增材制造技術(shù)制備，激光增材制造時(shí)，能量密度為80?100J/mm3。所設(shè)計(jì)和制備的產(chǎn)品可用于人體骨植入材料。組分設(shè)計(jì)合理、制備工藝簡(jiǎn)單可控，成形產(chǎn)品形狀可控，適用于具有特殊結(jié)構(gòu)骨移植體的大規(guī)模應(yīng)用。

包括：Li2.1～3.5％、Zn3.5～6.8％、Cu1.8～2.5％、Mg1.8～3.0％、Zr0.05～0.15％、Fe＆lt;0.05％、Si＆lt;0.05％、Na＆lt;0.001％、Ca＆lt;0.001％、H＆lt;0.001％、余量為Al，3D打印鋁鋰合金具有高合金化特征，兼具合金經(jīng)濟(jì)性、輕量化和適應(yīng)3D打印性能，其能夠用于打印航空航天領(lǐng)域輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)件，尤其實(shí)現(xiàn)了利用粉末床電子束3D打印技術(shù)制作飛行器構(gòu)件中的應(yīng)用。

采用選區(qū)激光熔化技術(shù)制備了該種新型增材制造高強(qiáng)鋁合金金屬粉體，成形過(guò)程中鋪粉層厚為0.01?0.08mm,激光的掃描功率為270?380W,掃描速率為800mm/s?1600mm/s，掃描間距為0.08?0.13mm,通過(guò)上述成形工藝制備的增材制造合金樣品內(nèi)部致密，無(wú)孔隙，成形缺陷少，綜合力學(xué)性能高。

制造工藝包括：采用真空感應(yīng)爐制備母合金，真空感應(yīng)熔煉氣霧化法制粉，超聲波振動(dòng)篩分粉末，選區(qū)激光熔化成形零件。本發(fā)明具有粉末純度高、球形度好，3D打印過(guò)程中變形小無(wú)開(kāi)裂，打印成品力學(xué)性能好等特點(diǎn)，滿足裝備制造業(yè)，航天航空，海洋工程，汽車工業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域?qū)Ω咂焚|(zhì)鋼的需求，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

采用新技術(shù)方案制備的高強(qiáng)耐蝕鋁合金粉末屬于Al?Mn?Mg?Sc?Zr鋁合金，通過(guò)SLM打印后的樣品，無(wú)裂紋，致密度可達(dá)99.9％以上，在熱處理后的產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度超過(guò)480MPa，斷后延伸率超10％，且具有優(yōu)異的耐蝕性能，打印工件的致密度在99.9％以上。

制粉棒材經(jīng)清洗烘干、霧化、篩分、氣流分級(jí)等過(guò)程，加工制得SLM鈦合金粉末。借助激光選區(qū)熔化設(shè)備對(duì)鈦合金粉末逐層熔化堆積，最終獲得激光選區(qū)熔化鈦合金塊材。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的激光選區(qū)熔化鈦合金不需要后續(xù)熱處理，在成形態(tài)時(shí)具備優(yōu)異的塑性和拉伸性能各向同性等。

提供了相應(yīng)的制備方法。使用本發(fā)明的3D打印用高γ'相鎳基高溫合金粉末，滿足了3D打印高溫合金產(chǎn)品的力學(xué)性能要求，并且避免了打印時(shí)的開(kāi)裂問(wèn)題。

通過(guò)熔鹽?超聲分散的方法，將小尺寸的納米碳化硅顆粒彌散添加到銅粉當(dāng)中，利用碳化硅高硬度、高強(qiáng)度、使用溫度高、熱膨脹系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)，制備得到的材料能夠有效地彌補(bǔ)了純銅材料使用溫度低、高溫強(qiáng)度差、易磨損的不足，使得純銅材料的室溫和高溫力學(xué)性能得到有效的提高。本發(fā)明的制備方法具有制備過(guò)程簡(jiǎn)單、工藝可控、重復(fù)性好、材料體系便于調(diào)節(jié)、適于實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)化小批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

研究表明，通過(guò)控制上述條件獲得的鋁合金粉末，經(jīng)3D打印技術(shù)成形的打印制件的致密度、強(qiáng)度、塑性高，抗腐蝕性、屈強(qiáng)比和疲勞性能較好，同時(shí)解決了打印過(guò)程中的煙塵和氧化問(wèn)題，從而提高打印制件的抗氧化和抗疲勞性能。本發(fā)明所得3D打印制件在工程應(yīng)用如承力件、輕量一體化零件、換散熱器等應(yīng)用中具極大潛在前景。

該復(fù)合粉末為：微米級(jí)6XXX系鋁合金粉末、亞微米TiH2陶瓷顆粒、亞微米Mg2Si陶瓷顆粒。方法為：將雙相亞微米陶瓷顆粒、微米級(jí)6XXX系鋁合金粉末與球磨介質(zhì)，在惰性氣體保護(hù)下置入球磨罐中，防止增加復(fù)合粉體氧含量；在球磨機(jī)上進(jìn)行低能球磨，利用球磨介質(zhì)與粉末的碰撞使雙相亞微米顆粒均勻組裝到鋁合金粉末上，獲得雙相亞微米顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合粉體。復(fù)合粉末經(jīng)激光選區(qū)熔化成形方法制備的部件晶粒明顯細(xì)化，強(qiáng)度、塑性、硬度等性能顯著提高，綜合力學(xué)性能明顯優(yōu)于同型號(hào)T6熱處理后的鍛態(tài)6XXX系鋁合金性能，應(yīng)用在航空航天等領(lǐng)域。