CN105401020B - 一种中强度耐腐蚀铝合金粉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中强度耐腐蚀铝合金粉，按质量百分比计，其元素组分和含量为：Mg 9.5～14.5wt.％，Mn 2.0～4.0wt.％，Zn 0.20～0.60wt.％，Si 0.40～0.80wt.％，Sn 0.10～0.50wt.％，Ti 0.20～0.50wt.％，Zr 0.10～0.50wt.％，Yb 0.10～0.50wt.％，Fe0.10～0.20wt.％，Ta 0.05～0.20wt.％，Ni≤0.05wt.％，余量为Al，铝合金粉的粒径为5～50μm。铝合金粉为球形、粉粒径小、铝合金成分元素中种类较少，非常适合航空用中强度铝合金零部件的粉末冶金或3D打印工艺成形，获得的铝合金零部件力学性能优异、耐腐蚀性好，可以替代部分航空飞行器中使用的钛合金。

Description

一种中强度耐腐蚀铝合金粉
技术领域
本发明涉及铝合金粉，尤其是一种航空飞行器用中强度耐腐蚀铝合金粉。
背景技术
由于铝合金具有密度低(仅为2.7g/cm3，是钛合金密度的60％，是钢铁密度的35％)、比强度高、比刚度高、耐腐蚀、加工成本低、可再生回收等优点，在航空飞行器上得到了广泛的应用。目前，各种型号的铝合金材料已在民用或军用飞机上获得了广泛地应用，如舱壁、蒙皮、上梁弦条、桁条等零部件已使用了2xxx系和7xxx系铝合金型材、板材等。
随着飞行器的服役环境日趋复杂，如在高腐蚀海洋环境下应用的军用飞机，对材料的要求不仅限于其静力强度等力学性能指标，也对其腐蚀性能提出了更高的要求，而这些耐蚀性要求较高的零部件多由材料成本和加工工艺复杂的钛合金制备。同时，金属的粉末冶金成形及3D打印成形方法有近净成形、机加工量小、组织和性能均匀、材料利用率高等特点，是高性能、高质量、复杂形状、小批量航空飞行器零部件的优选制备加工方法。如CN104862556A的发明专利“一种航空航天用高强高抗应力腐蚀铝合金及其制备方法”公开了一种Al-Zn-Mg-Cu系的高强耐应力腐蚀铝合金，该专利虽然获得了高的合金强度和较好的耐腐蚀性能，但不足之处是使用了In等昂贵元素，且制备工艺为复杂的熔铸和热处理工艺，无法满足近净成形的粉末冶金和3D打印成形工艺的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种航空飞行器用中强度耐腐蚀铝合金粉，铝合金粉需为球形、粉粒径小、铝合金成分元素中种类较少。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种中强度耐腐蚀铝合金粉，铝合金粉中元素的组分和含量为：Mg 9.5～14.5wt.％，Mn 2.0～4.0wt.％，Zn 0.20～0.60wt.％，Si 0.40～0.80wt.％，Sn 0.10～0.50wt.％，Ti 0.20～0.50wt.％，Zr 0.10～0.50wt.％，Yb 0.10～0.50wt.％，Fe 0.10～0.20wt.％，Ta 0.05～0.20wt.％，Ni≤0.05wt.％，余量为Al。
中强度耐腐蚀铝合金粉的的第一优选方案，其粒径为5～50μm。
与最接近的现有技术比，本发明提供的航空飞行器承力构件用超高强铝合金粉具有以下优点：铝合金粉为球形、粉粒径小、铝合金成分元素中种类较少，非常适合航空用强度铝合金零部件的粉末冶金或3D打印工艺成形，获得的铝合金零部件力学性能优异、耐腐蚀性好，可以替代部分航空飞行器中使用的钛合金。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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:
一种航空飞行器用中强度耐腐蚀铝合金粉，铝合金粉中元素的组分和含量为：Mg9.5wt.％，Mn 4.0wt.％，Zn 0.51wt.％，Si 0.80wt.％，Sn 0.23wt.％，Ti 0.50wt.％，Zr0.42wt.％，Yb 0.50wt.％，Fe 0.10wt.％，Ta 0.11wt.％，Ni 0.05wt.％，余量为Al，铝合金粉的粒径为50μm。
使用上述铝合金粉并利用粉末冶金的热等静压、烧结工艺制造了机翼桁条部件，从部件上切取拉伸试样，按照GB/T 228-2010标准在室温条件下测定了试样的力学性能为：抗拉强度454MPa、屈服强度402MPa、延伸率8.1％。按ASTM34-79标准测定剥蚀等级，溶液体系为NaCl+KNO3+HNO3，试验温度为25℃，腐蚀时间为120h，经判定，桁条部件的腐蚀等级为：N级。
实施例2:
一种航空飞行器用中强度耐腐蚀铝合金粉，铝合金粉中元素的组分和含量为：Mg14.5wt.％，Mn 3.2wt.％，Zn 0.60wt.％，Si 0.68wt.％，Sn 0.50wt.％，Ti 0.32wt.％，Zr0.50wt.％，Yb 0.29wt.％，Fe 0.14wt.％，Ta 0.20wt.％，Ni 0.04wt.％，余量为Al，铝合金粉的粒径为5μm。
使用上述铝合金粉并利用粉末冶金的热等静压、烧结工艺制造了机翼桁条部件，从部件上切取拉伸试样，按照GB/T 228-2010标准在室温条件下测定了试样的力学性能为：抗拉强度512MPa、屈服强度438MPa、延伸率11.7％。按ASTM34-79标准测定剥蚀等级，溶液体系为NaCl+KNO3+HNO3，试验温度为25℃，腐蚀时间为120h，经判定，桁条部件的腐蚀等级为：N级。
实施例3:
一种航空飞行器用中强度耐腐蚀铝合金粉，铝合金粉中元素的组分和含量为：Mg11.2wt.％，Mn 2.0wt.％，Zn 0.37wt.％，Si 0.40wt.％，Sn 0.10wt.％，Ti 0.28wt.％，Zr0.23wt.％，Yb 0.19wt.％，Fe 0.20wt.％，Ta 0.17wt.％，Ni 0.02wt.％，余量为Al，铝合金粉的粒径为25μm。
使用上述铝合金粉并利用粉末冶金的热等静压、烧结工艺制造了机翼桁条部件，从部件上切取拉伸试样，按照GB/T 228-2010标准在室温条件下测定了试样的力学性能为：抗拉强度477MPa、屈服强度4118MPa、延伸率9.3％。按ASTM34-79标准测定剥蚀等级，溶液体系为NaCl+KNO3+HNO3，试验温度为25℃，腐蚀时间为120h，经判定，桁条部件的腐蚀等级为：N级。
实施例4:
一种航空飞行器用中强度耐腐蚀铝合金粉，铝合金粉中元素的组分和含量为：Mg12.8wt.％，Mn 2.8wt.％，Zn 0.20wt.％，Si 0.54wt.％，Sn 0.34wt.％，Ti 0.20wt.％，Zr0.10wt.％，Yb 0.10wt.％，Fe 0.18wt.％，Ta 0.05wt.％，Ni 0.03wt.％，余量为Al，铝合金粉的粒径为35μm。
使用上述铝合金粉并利用选择性激光烧结(SLS)工艺制造了机翼桁条部件，从部件上切取拉伸试样，按照GB/T 228-2010标准在室温条件下测定了试样的力学性能为：抗拉强度491MPa、屈服强度422MPa、延伸率9.7％。按ASTM34-79标准测定剥蚀等级，溶液体系为NaCl+KNO3+HNO3，试验温度为25℃，腐蚀时间为120h，经判定，桁条部件的腐蚀等级为：N级。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种中强度耐腐蚀铝合金粉，其特征在于，按质量百分比计，所述铝合金粉中元素的组分和含量为：Mg：9.5wt.％，Mn：2.0～4.0wt.％，Zn：0.20～0.60wt.％，Si：0.54～0.80wt.％，Sn：0.10～0.50wt.％，Ti：0.32～0.50wt.％，Zr：0.42～0.50wt.％，Yb：0.50wt.％，Fe：0.10～0.20wt.％，Ta：0.17～0.20wt.％，Ni≤0.05wt.％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的中强度耐腐蚀铝合金粉，其特征在于，所述铝合金粉的粒径为5～50μm。
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