一種超高強(qiáng)鋁合金粉的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金粉，尤其是一種航空飛行器承力構(gòu)件用超高強(qiáng)鋁合金粉。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，民用或軍用飛機(jī)上大量使用鈦合金或高強(qiáng)鋼作為重要承力構(gòu)件的材料。如Boeing-777在起落架及支柱、安定面接頭、緊固件等零部件上使用了 TilO_2_3、Ti β 21S等鈦合金，這些鈦合金具有較高的強(qiáng)度，其強(qiáng)度水平可接近或超過lOOOMPa。但由于鈦合金的原材料成本高及加工工藝的復(fù)雜性，造成了鈦合金零部件的高昂價(jià)格。
[0003]鋁合金密度低(僅為2.7g/cm3)，是鈦合金密度的60%，是鋼鐵密度的35%，在同等級材料強(qiáng)度的情況下，采用鋁合金材料的航空飛行器構(gòu)件可獲得更高的比強(qiáng)度，并有效減輕飛行器的質(zhì)量，使飛行器獲得更優(yōu)越的機(jī)動(dòng)性和燃油效率。同時(shí)，鋁合金的原材料的生產(chǎn)和后續(xù)制造加工的成本也遠(yuǎn)低于鈦合金。因此，采用高強(qiáng)、超高強(qiáng)鋁合金替代鈦合金或鋼鐵作為航空重要承力構(gòu)件的材料是一個(gè)較好的低成本、高性價(jià)比的解決方案。
[0004]由于粉末冶金及3D打印成形方法具有制品無成分偏析、組織和性能均勻、材料利用率高、適宜復(fù)雜形狀零部件的近凈成形、機(jī)加工量小等優(yōu)點(diǎn)，是高性能、高質(zhì)量航空飛行器零部件的優(yōu)選和高效的制備加工方法之一。如CN102676958B的發(fā)明專利“一種高性能粉末冶金耐熱鋁合金的制備方法”公開一種高速壓制成形制備粉末冶金鋁合金部件的方法。此外，CN104862554A的發(fā)明專利“一種航空航天用高強(qiáng)高韌鋁合金及其制備方法”公開一種航空航天用高強(qiáng)高韌鋁合金材料，CN104862556A的發(fā)明專利“一種航空航天用高強(qiáng)高抗應(yīng)力腐蝕鋁合金及其制備方法”也公開一種航空航天用高強(qiáng)高抗應(yīng)力腐蝕鋁合金材料，上述專利的不足之處是合金中使用了 Sc、In、Ag等昂貴元素，合金的抗拉強(qiáng)度為760?780Mpa，距替代鈦合金和高強(qiáng)鋼材料仍有差距，同時(shí)，發(fā)明中的合金制備涉及復(fù)雜熔鑄和熱處理工藝，不適宜近凈成形的粉末冶金工藝材料的制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種航空飛行器承力構(gòu)件用超高強(qiáng)鋁合金粉，超高強(qiáng)鋁合金粉需為球形、鋁合金粉粒徑小、鋁合金成分元素中種類較少。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種超高強(qiáng)鋁合金粉，按質(zhì)量百分比計(jì)，鋁合金粉中元素的組分含量為:Zn:10.0 ?20.0wt.%, Cu:4.0 ?8.0wt.%，Hf:2.0 ?6.0wt.%，Yb:0.5 ?2.0wt.%, Mg:0.5 ?1.5wt.%, T1:0.2 ?0.5wt.%, Ta:0.05 ?0.2wt.%，Zr:0.1 ?0.5wt.%, Fe:(0.05wt.%, Si 0.05wt.%, N1:彡 0.05wt.%，余量為 Al。
[0008]超高強(qiáng)鋁合金粉的第一優(yōu)選方案，其粒徑為5?50 μ m。
[0009]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的航空飛行器承力構(gòu)件用超高強(qiáng)鋁合金粉具有以下優(yōu)點(diǎn):超高強(qiáng)鋁合金粉為球形、鋁合金粉粒徑小、鋁合金成分元素中種類較少，非常適合航空用高強(qiáng)度鋁合金零部件的粉末冶金或3D打印工藝成形，獲得的鋁合金零部件力學(xué)性能優(yōu)異，可以替代部分航空飛行器中使用的鈦合金或高強(qiáng)鋼材料。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面將結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0011]實(shí)施例1:
[0012]招合金粉中的元素的組分含量為:Zn:10.0wt.%，Cu:8.0wt.%，Hf:3.4wt.%，Yb:0.8wt.%, Mg: 1.lwt.%, T1:0.5wt.%, Ta:0.12wt.%, Zr:0.lwt.%, Fe:0.03wt.%,Si:0.02wt.%, Ni:0.05wt.%，余量為Al，鋁合金粉的粒徑為50 μm。
[0013]使用上述鋁合金粉并利用粉末冶金的熱等靜壓、燒結(jié)工藝制造了安定面接頭部件，從部件上切取拉伸試樣，按照GB/T 228-2010標(biāo)準(zhǔn)在室溫條件下測定了試樣的力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度827MPa、屈服強(qiáng)度654MPa、延伸率8.7%。
[0014]實(shí)施例2:
[0015]鋁合金粉中的元素的組分含量為:Zn:12.3wt.%, Cu:5.lwt.%, Hf:5.2wt.Yb:2.0wt.%, Mg:0.8wt.%, T1:0.2wt.%, Ta:0.05wt.%, Zr:0.2wt.%, Fe:0.02wt.%,Si:0.03wt.%, Ni:0.0lwt.%，余量為Al，鋁合金粉的粒徑為25 μm。
[0016]使用上述鋁合金粉并利用粉末冶金的熱等靜壓、燒結(jié)工藝制造了安定面接頭部件，從部件上切取拉伸試樣，按照GB/T 228-2010標(biāo)準(zhǔn)在室溫條件下測定了試樣的力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度841MPa、屈服強(qiáng)度669MPa、延伸率10.2%。
[0017]實(shí)施例3:
[0018]招合金粉中的元素的組分含量為:Zn:14.7wt.%，Cu:4.0wt.%，Hf:2.0wt.%，Yb:0.5wt.%, Mg:0.5wt.%, T1:0.3wt.%, Ta:0.09wt.%, Zr:0.3wt.%, Fe:0.05wt.%,Si:0.0lwt.%,Ni:0.04wt.%，余量為Al，鋁合金粉的粒徑為30 μm。
[0019]使用上述鋁合金粉并利用粉末冶金的熱等靜壓、燒結(jié)工藝制造了安定面接頭部件，從部件上切取拉伸試樣，按照GB/T 228-2010標(biāo)準(zhǔn)在室溫條件下測定了試樣的力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度864MPa、屈服強(qiáng)度687MPa、延伸率12.6%。
[0020]實(shí)施例4:
[0021]鋁合金粉中的元素的組分含量為:Zn:20.0wt.%, Cu:6.9wt.%, Hf:6.0wt.Yb:1.6wt.%, Mg:1.5wt.%, T1:0.3wt.%, Ta:0.2wt.%, Zr:0.5wt.%, Fe:0.02wt.%,
Si:0.05wt.%,Ni:0.02wt.%，余量為Al，鋁合金粉的粒徑為5 μm。
[0022]使用上述鋁合金粉并利用選擇性激光燒結(jié)(SLS)工藝制造了安定面接頭部件，從部件上切取拉伸試樣，按照GB/T 228-2010標(biāo)準(zhǔn)在室溫條件下測定了試樣的力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度907MPa、屈服強(qiáng)度708MPa、延伸率15.3%。
[0023]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，參照上述實(shí)施例可以對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換均在申請待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超高強(qiáng)鋁合金粉，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鋁合金粉中元素的組分含量為:Zn:10.0 ?20.0wt.%，Cu:4.0 ?8.0wt.%，Hf:2.0 ?6.0wt.%，Yb:0.5 ?2.0wt.%，Mg:0.5 ?1.5wt.%，T1:0.2 ?0.5wt.%, Ta:0.05 ?0.2wt.%，Zr:0.1 ?0.5wt.% ? Fe 0.05wt.% ? Si 0.05wt.% ? Ni 0.05wt.%，余量為 A1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)鋁合金粉，其特征在于，所述鋁合金粉的粒徑為5?50μ mD
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超高強(qiáng)鋁合金粉，按質(zhì)量百分比計(jì)，其元素組分和含量為：Zn：10.0～20.0wt.％，Cu：4.0～8.0wt.％，Hf：2.0～6.0wt.％，Yb：0.5～2.0wt.％，Mg：0.5～1.5wt.％，Ti：0.2～0.5wt.％，Ta：0.05～0.2wt.％，Zr：0.1～0.5wt.％，F(xiàn)e：≤0.05wt.％，Si：≤0.05wt.％，Ni：≤0.05wt.％，余量為Al，鋁合金粉的粒徑為5～50μm。超高強(qiáng)鋁合金粉為球形、鋁合金粉粒徑小、鋁合金成分元素中種類較少，非常適合航空用高強(qiáng)度鋁合金零部件的粉末冶金或3D打印工藝成形，獲得的鋁合金零部件力學(xué)性能優(yōu)異，可以替代部分航空飛行器中使用的鈦合金或高強(qiáng)鋼材料。
【IPC分類】B22F1/00, C22C21/10
【公開號(hào)】CN105401026
【申請?zhí)枴緾N201510896194
【發(fā)明人】李振民, 胡玉, 楊紅強(qiáng)
【申請人】艾瑞福斯特（北京）技術(shù)開發(fā)有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月8日