CN110396627A - 一种用于3d打印的稀土铝合金丝材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于3D打印的稀土铝合金丝材及其制备方法，该稀土铝合金丝材中，Mg含量为3‑5wt%，RE含量为0.4‑1.2wt%，Zr含量为0.1‑1.0wt%，Mn含量为0.1‑1.0wt%，Ti含量为0.05‑0.25wt%，O含量≤0.05wt%，N含量≤0.02wt%，H含量≤0.01wt%，余量为Al及不可避免的杂质；其中，所述Mn含量与RE含量之比为0.5～1：1，所述Zr含量与RE含量之比为0.2～1：1。本发明在铝镁合金成分的基础上加入稀土及锆元素，细化晶粒，同时产生Al3（REZr）析出强化，用于3D打印机上送丝顺畅不易断裂，强度高，保证制品打印的精度；打印后的零件致密度高、具有良好的力学性能及耐腐蚀性。

Description

一种用于3D打印的稀土铝合金丝材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于3D打印的稀土铝合金丝材及其制备方法，属于材料制备领域。
背景技术
3D打印是一种先进的数字化制造技术，它通过逐层堆积的方式来制造三维实体零件。激光3D打印技术作为3D打印的一个研究热点，具有材料利用率高、加工柔性高、加工周期短以及不受零件几何外形限制等优点，尤其适合制造小批量、形状复杂的零件，在航空航天、医疗、汽车、船舶、核电等领域有着广泛的应用前景。
金属材料增材制造可分为送粉/铺粉和送丝两种工艺方式，其中基于金属粉末的增材制造成形精度高，适合加工形状复杂的小型构件，但材料利用率低，而且粉末对环境有一定的污染，同时存在操作环境要求较高的问题；目前，国内外铝合金打印材料主要以粉末材料为主，成分主要为AlSi10Mg及AlSi12两种，存在打印制品强度不高(σb<350Mpa)，成型尺寸小等问题。相比之下，送丝增材制造的材料利用率很高，无污染，更加经济实用，适合加工大尺寸构件，是与粉末增材制造技术优势互补的加工方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于3D打印的稀土铝合金丝材及其制备方法，该稀土铝合金丝材力学性能优异，不易断裂，且保证3D打印过程中送丝顺畅进行。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种用于3D打印的稀土铝合金丝材，所述稀土铝合金丝材的直径为0.5～2mm，抗拉强度>320Mpa，进一步为350-550MPa，屈服强度>300Mpa，进一步为325-500MPa；该稀土铝合金丝材中，Mg含量为3-5wt％，RE含量为0.4-1.2wt％，Zr含量为0.1-1.0wt％，Mn含量为0.1-1.0wt％，Ti含量为0.05-0.25wt％，O含量≤0.05wt％，N含量≤0.02wt％，H含量≤0.01wt％，余量为Al及不可避免的杂质；其中，所述Mn含量与RE含量之比为0.5～1：1，所述Zr含量与RE含量之比为0.2～1：1。
合金中的Mn部分固溶于基体Al，其余以MnAl6相的形式存在于组织中。Mn可以提高合金的再结晶温度，组织晶粒粗化，提高合金强度，同时添加Mn可以使Mg在基体中的溶解度降低，减少打印中的裂纹倾向，提高3D打印件和焊丝的强度。
在稀土铝合金中添加Zr可以形成Al3(RE,Zr)粒子，该粒子可以有效提高合金性能，相比Al3RE和Al3Zr粒子，Al3(RE,Zr)粒子具有更佳的强化效果和稳定性。
进一步地，该稀土铝合金丝材中，Mg含量为3-5wt％，RE含量为0.4-1.2wt％，Zr含量为0.08-1.2wt％，Mn含量为0.2-1.2wt％，Ti含量为0.05-0.25wt％，O含量≤0.05wt％，N含量≤0.02wt％，H含量≤0.01wt％，余量为Al及不可避免的杂质
进一步地，所述RE为Er、Yb、Y、Sc、Tb、Ce、Sm中的一种或多种。优选地，所述RE为Er、Y、Sc中的一种或多种。
优选的，Mn含量为0.3～0.7wt％。
优选的，Mg含量为4～5wt％。
优选的，RE含量为0.4～1.0wt％。
优选的，Zr含量为0.1～0.5wt％。
进一步地，RE为Sc，Sc含量在0.6-0.7wt％之间。
进一步地，RE为Er，Er含量在0.65-0.7wt％之间。
进一步地，RE为Y，Y含量在0.65-0.75wt％之间。
优选的，Zr、RE的含量之比在0.3～0.6之间。
优选的，当RE为Sc时，Zr、Sc的质量含量之比在0.4～0.6之间。
优选的，当RE为Er时，Zr、Er的质量含量之比在0.2～0.4之间。
优选的，当RE为Y时，Zr、Y的质量含量之比在0.2～0.4之间。
优选的，O含量小于0.03wt％。
优选的，N含量小于0.015wt％。
优选的，H含量小于0.008wt％。
进一步地，N含量≤0.01wt％。
进一步地，H含量≤0.005wt％。
进一步地，总杂质含量≤0.05wt％，单种杂质含量≤0.02wt％。
进一步地，总杂质含量＜0.05wt％，单种杂质含量＜0.02wt％。
如上所述的稀土铝合金丝材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、以纯铝、纯镁、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Ti中间合金、Al-RE中间合金为原料进行配料，获得原料混合物；
S2、在真空或保护气氛下，对S1获得的原料混合物进行熔炼后，浇铸，获得合金铸锭；
S3、对S2获得合金铸锭进行均匀化退火后，热挤压成合金棒；
S4、对S3获得的合金棒进行拉丝处理，获得直径为0.5-2mm的稀土铝合金丝材。
进一步地，S1中所述Al及Mg的纯度均大于99.5wt％。
进一步地，S2中，熔炼温度为760℃～800℃，浇铸温度为720～760℃。
进一步地，S2中，熔炼在真空感应炉内进行。
进一步地，S3中，均匀化退火温度为320-550℃。可选地，均匀化退火时间为8-14h。
进一步地，S3中，热挤压温度为450-550℃。
优选的，当加入的稀土元素(RE)为Sc时，所述均匀化退火的温度为320～400℃。
优选的，当加入的稀土元素为Er时，所述均匀化退火的温度为420～500℃。
优选的，当加入的稀土元素为Y时，所述均匀化退火的温度为420～500℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)发明人通过对各元素配比及Zr、Mn与RE含量之比的反复试验调控，对稀土铝合金力学性能进行优化，使得毫米级稀土铝合金丝材能顺利制成，且所获得的稀土铝合金丝材不易断裂，可保证3D打印过程中送丝顺畅进行。
(2)采用真空熔炼，避免了氧化及夹渣；
(3)铝镁合金成分中，引入稀土及锆元素，细化晶粒，同时产生Al3(REZr)析出强化，打印制品抗拉强度达到σb＝450MPa以上；性能优于AlSi10Mg，打印成型性好；
(4)由于引入稀土及锆元素，细化晶粒，同时产生Al3(REZr)析出强化，丝材强度及加工性能提高，通过对杂质元素的控制降低了材料的脆性，拉丝及送丝不容易断裂、打印过程中送丝速率稳定、流动性好、强度大，成型速率稳定，不会断丝和成股流下，保证了工艺品打印的成型精度和外观效果；打印后的零件致密度高、具有良好的力学性能及耐腐蚀性。
(5)所采用生产工艺各步骤均为工业成熟工序，且工艺流程简单，有利于降低生产成本。
附图说明
图1是实施例1获得的稀土铝合金丝材的外观放大图。
图2是实施例6获得的稀土铝合金丝材的外观放大图。
图3是对比例1获得的稀土铝合金丝材的外观放大图。
具体实施方式
下面通过具体实施实例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施实例。
实施例1
一种用于3D打印的稀土铝合金丝材的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-4％Mg-0.3％Mn-0.7％Er-0.3％Zr-0.05％Ti，控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-10％Er，Al-4％Zr，Al-20％Mn，Al-5％Ti，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。(各百分数为质量百分数)
(2)将所述步骤(1)中铸锭经480℃/12h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝356Mpa，屈服强度σ0.2＝325Mpa；丝材的显微外观如图1所示。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度σb＝450Mpa，屈服强度σ0.2＝420Mpa，延伸率η＝9％。
实施例2
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-0.4％Sc-0.2％Zr，控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。(各百分数为质量百分数)
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝347Mpa，屈服强度σ0.2＝312Mpa，延伸率9％。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度σb＝457Mpa，屈服强度σ0.2＝415Mpa，延伸率10％。
实施例3
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-0.5％Sc-0.25％Zr控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝414Mpa，屈服强度σ0.2＝382Mpa，延伸率12％。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度σb＝492Mpa，屈服强度σ0.2＝458Mpa，延伸率11％。
实施例4
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-0.6％Sc-0.3％Zr控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝470Mpa，屈服强度σ0.2＝431Mpa，延伸率13％。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度σb＝513Mpa，屈服强度σ0.2＝461Mpa，延伸率14％。
实施例5
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-0.7％Sc-0.35％Zr控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝512Mpa，屈服强度σ0.2＝467Mpa，延伸率14％。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度b＝532Mpa，屈服强度0.2＝492Mpa，延伸率15％。
实施例6
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-1％Sc-0.5％Zr控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝476Mpa，屈服强度σ0.2＝445Mpa，延伸率9％，丝材的显微外观如图2所示。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度b＝549Mpa，屈服强度0.2＝508Mpa，延伸率13％。
实施例7
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-1.1％Sc-0.55％Zr控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝450Mpa，屈服强度σ0.2＝419Mpa，延伸率9％。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度b＝551Mpa，屈服强度0.2＝512Mpa，延伸率12％。
实施例8
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-1.2％Sc-0.6％Zr控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝448Mpa，屈服强度σ0.2＝407Mpa，延伸率8％。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度b＝564Mpa，屈服强度0.2＝525Mpa，延伸率10％。
对比例1
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-0.1％Sc-0.1％Zr的合金锭，原材料选用纯度为99％Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(1)中铸锭使用ICP进行检测，Si含量0.27％,Fe含量0.36％
(4)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝273Mpa，屈服强度σ0.2＝240Mpa，丝材的显微外观如图3所示。相对于实例1与实例2，本对比例样品丝材表面在较多孔洞，且强度较低，拉丝过程中存在较严重的断丝现象，由于丝材表面质量较差，送丝不畅，不能够用于3D打印。
对比例2
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-0.2％Sc-0.1％Zr控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝296Mpa，屈服强度σ0.2＝267Mpa，延伸率9％。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度b＝401Mpa，屈服强度0.2＝355Mpa，延伸率9％。
对比例3
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-0.3％Sc-0.15％Zr控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝323Mpa，屈服强度σ0.2＝298Mpa，延伸率10％。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度b＝410Mpa，屈服强度0.2＝367Mpa，延伸率10％。
对比例4
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-1.3％Sc-0.65％Zr控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝439Mpa，屈服强度σ0.2＝398Mpa，延伸率6％。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度b＝570Mpa，屈服强度0.2＝552Mpa，延伸率10％。
对比例5
(1)原料熔炼：在真空炉中，熔炼成分为Al-5％Mg-0.3％Mn-1.4％Sc-0.7％Zr控制Fe＜0.1％，Si<0.1％，O<0.03％，N<0.01％，H<0.005％的合金锭，原材料选用纯Al，纯Mg，Al-2％Sc，Al-4％Zr，Al-20％Mn，熔炼温度780℃，浇铸温度760℃，真空度为1.35×10-3Pa。
(2)将所述步骤(1)中铸锭经350℃/10h的均匀化退火，切皮，去头。
(3)将所述步骤(2)中的铸锭在500℃进行连续挤压，经粗拉、中拉、退火、精拉丝后，剥皮得到直径1.2mm的丝材，按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，丝材抗拉强度σb＝421Mpa，屈服强度σ0.2＝382Mpa，延伸率6％。
(4)将所述步骤(3)中的丝材采用激光熔丝3D打印设备进行样品打印，经热处理后加工成试片。按照GB/T 228-2010标准进行力学性能测试，抗拉强度σb＝587Mpa，屈服强度σ0.2＝561Mpa，延伸率9％。
根据以上实施例和对比例可以看出，固定Mg，Mn元素的含量及Sc/Zr的比例，Sc的添加量对于丝材及打印试样的力学性能均产生了重要的影响(表1)，随着Sc及Zr添加量的提高，丝材及3D打印试样的抗拉强度、屈服强度及延伸率都有显著的提高；在Sc含量达到1％后丝材的力学性能出现了下降，其可能原因是由于高浓度的Sc、Zr在熔炼时不能够完全溶于Al基体中，导致丝材中存在大量的粗大Al3(Sc,Zr)的偏析物所导致。
表1 不同Sc,Zr添加量情况下丝材及打印试样力学性能比较
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种用于3D打印的稀土铝合金丝材，其特征在于，所述稀土铝合金丝材的直径为0.5～2mm，抗拉强度>320Mpa，进一步为350-550MPa，屈服强度>300Mpa，进一步为325-500MPa；该稀土铝合金丝材中，Mg含量为3-5wt％，RE含量为0.4-1.2wt％，Zr含量为0.1-1.0wt％，Mn含量为0.1-1.0wt％，Ti含量为0.05-0.25wt％，O含量≤0.05wt％，N含量≤0.02wt％，H含量≤0.01wt％，余量为Al及不可避免的杂质；其中，所述Mn含量与RE含量之比为0.5～1：1，所述Zr含量与RE含量之比为0.2～1：1。
2.根据权利要求1所述的稀土铝合金丝材，其特征在于，所述RE为Er、Yb、Y、Sc、Tb、Ce、Sm中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的稀土铝合金丝材，其特征在于，RE为Sc，Sc含量在0.6-0.7wt％之间。
4.根据权利要求1所述的稀土铝合金丝材，其特征在于，RE为Er，Er含量在0.65-0.7wt％之间。
5.根据权利要求1所述的稀土铝合金丝材，其特征在于，RE为Y，Y含量在0.65-0.75wt％之间。
6.根据权利要求1所述的稀土铝合金丝材，其特征在于，N含量≤0.015wt％。
7.根据权利要求1所述的稀土铝合金丝材，其特征在于，H含量≤0.005wt％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的稀土铝合金丝材，其特征在于，总杂质含量≤0.05wt％，单种杂质含量≤0.02wt％。
9.如权利要求1-8任一项所述的稀土铝合金丝材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、以纯铝、纯镁、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Ti中间合金、Al-RE中间合金为原料进行配料，获得原料混合物；
S2、在真空或保护气氛下，对S1获得的原料混合物进行熔炼后，浇铸，获得合金铸锭；
S3、对S2获得合金铸锭进行均匀化退火后，热挤压成合金棒；
S4、对S3获得的合金棒进行拉丝处理，获得直径为0.5-2mm的稀土铝合金丝材。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，S2中，熔炼温度为760℃～800℃，浇铸温度为720～760℃。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111218586A (zh) * 2020-01-10 2020-06-02 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种含有钪钛锆元素的3d打印用铝合金
CN111471905A (zh) * 2020-04-30 2020-07-31 湖南东方钪业股份有限公司 一种用于3D打印的Al-Zn-Mg-Sc系铝合金丝材及其制备方法
CN113025853A (zh) * 2021-05-26 2021-06-25 中航迈特粉冶科技（北京）有限公司 一种增材制造用高强铝合金及其制备方法
CN113042748A (zh) * 2021-03-09 2021-06-29 中北大学 一种SLM制备高强度高延伸率Al-Cu-Mg合金的方法
CN113106311A (zh) * 2021-03-15 2021-07-13 丽水学院 一种金属3D打印的Al-Li-Cu-Mg系铝合金丝材的制备方法及其设备
EP3970907A1 (en) * 2020-09-22 2022-03-23 Lincoln Global, Inc. Aluminum-based welding electrodes
EP3984690A1 (en) * 2020-10-13 2022-04-20 Lincoln Global, Inc. Aluminum-based welding electrodes
CN115351460A (zh) * 2022-09-01 2022-11-18 江苏中天科技股份有限公司 一种高强度稀土铝合金焊丝及其制备方法
US11999019B2 (en) 2020-09-22 2024-06-04 Lincoln Global, Inc. Aluminum-based welding electrodes

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09263868A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Nippon Steel Corp 塗膜密着性に優れるアルミニウム合金板及びその製造方法
CN103695735A (zh) * 2013-12-20 2014-04-02 广西博士海意信息科技有限公司 铝合金焊丝及其制备方法
WO2017041006A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 Questek Innovations Llc Aluminum alloys
CN108465807A (zh) * 2018-03-20 2018-08-31 中南大学 一种高强度Al-Mg-Sc合金粉末、其制备方法、在3D打印中的应用及其3D打印方法
CN108796320A (zh) * 2018-09-19 2018-11-13 湖南东方钪业股份有限公司 一种用于3d打印的铝合金粉及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09263868A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Nippon Steel Corp 塗膜密着性に優れるアルミニウム合金板及びその製造方法
CN103695735A (zh) * 2013-12-20 2014-04-02 广西博士海意信息科技有限公司 铝合金焊丝及其制备方法
WO2017041006A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 Questek Innovations Llc Aluminum alloys
CN108465807A (zh) * 2018-03-20 2018-08-31 中南大学 一种高强度Al-Mg-Sc合金粉末、其制备方法、在3D打印中的应用及其3D打印方法
CN108796320A (zh) * 2018-09-19 2018-11-13 湖南东方钪业股份有限公司 一种用于3d打印的铝合金粉及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈森昌: "《3D打印与创客》", 30 November 2017, 华中科技大学出版社 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111218586A (zh) * 2020-01-10 2020-06-02 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种含有钪钛锆元素的3d打印用铝合金
CN111471905A (zh) * 2020-04-30 2020-07-31 湖南东方钪业股份有限公司 一种用于3D打印的Al-Zn-Mg-Sc系铝合金丝材及其制备方法
CN111471905B (zh) * 2020-04-30 2021-12-17 湖南东方钪业股份有限公司 一种用于3D打印的Al-Zn-Mg-Sc系铝合金丝材及其制备方法
EP3970907A1 (en) * 2020-09-22 2022-03-23 Lincoln Global, Inc. Aluminum-based welding electrodes
US11999019B2 (en) 2020-09-22 2024-06-04 Lincoln Global, Inc. Aluminum-based welding electrodes
EP3984690A1 (en) * 2020-10-13 2022-04-20 Lincoln Global, Inc. Aluminum-based welding electrodes
CN113042748A (zh) * 2021-03-09 2021-06-29 中北大学 一种SLM制备高强度高延伸率Al-Cu-Mg合金的方法
CN113042748B (zh) * 2021-03-09 2022-10-11 中北大学 一种SLM制备高强度高延伸率Al-Cu-Mg合金的方法
CN113106311A (zh) * 2021-03-15 2021-07-13 丽水学院 一种金属3D打印的Al-Li-Cu-Mg系铝合金丝材的制备方法及其设备
CN113025853A (zh) * 2021-05-26 2021-06-25 中航迈特粉冶科技（北京）有限公司 一种增材制造用高强铝合金及其制备方法
CN115351460A (zh) * 2022-09-01 2022-11-18 江苏中天科技股份有限公司 一种高强度稀土铝合金焊丝及其制备方法
CN115351460B (zh) * 2022-09-01 2024-01-19 江苏中天科技股份有限公司 一种高强度稀土铝合金焊丝及其制备方法

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