铝合金粉

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铝合金粉末 是指铝合金的粉末冶金形式。铝粉具有轻质、高强度、耐腐蚀、导热性和导电性等特点,因此被广泛应用于各种领域。

铝合金粉概述

铝合金粉末是通过将熔融合金雾化成细小液滴,然后凝固成粉末颗粒而制成的。合金粉的成分和性能可根据要求进行定制。

有关铝合金粉末的主要详细信息:

  • 通过将铝合金雾化成细粉生产而成
  • 颗粒大小从几微米到几毫米不等
  • 球形、不规则或片状颗粒形状
  • 使用各种合金元素 - 硅、镁、锌、铜等。
  • 性能取决于合金成分
  • 重量轻、强度高、耐腐蚀
  • 用于增材制造、热喷涂、MIM 等。

铝合金粉末类型

类型组成特点
纯铝99%+ Al低强度、高导电性
1000 系列铝 + 锰、铁、硅可加工硬化,强度更高
2000 系列铝-铜可热处理,强度高
5000 系列铝镁中等至高强度
6000 系列铝镁硅中高强度
7000 系列铝锌最高强度
铝合金粉末

铝合金粉 组成

铝合金粉以铝为基本金属,并含有合金元素。常见的合金添加物包括

  • 硅 - 改善铸造性和焊接特性
  • 镁 - 通过沉淀硬化提高强度
  • 铜 - 强化效果最佳,但耐腐蚀性能降低
  • 锌 - 通过沉淀硬化提高强度
  • 锰 - 在不降低延展性的情况下提高强度
  • 铬 - 提高高温强度
  • 锆--晶粒结构细化剂,提供均匀的性能

精确成分由各种国际标准中定义的 4 位数字指定。

铝合金粉末性能

物业说明
实力强度从低到高不等,取决于合金类型和状态
密度约 2.7 克/立方厘米,比钢轻很多
导电性高,但低于纯铝,因合金而异
导热性高,但合金添加物会降低其纯铝价值
耐腐蚀性由于有氧化物保护层,一般性能良好,但因合金成分而异
焊接性通常较好,但某些合金会降低强度
可加工性较软的低合金粉末可广泛成型
费用比钢粉高,但比钛更经济

铝合金粉末特性

参数详细信息
粒子形状球形、不规则、片状
颗粒大小从 1 微米到 1000 微米
尺寸分布从紧密分布到大范围分布不等
表观密度约 2.5 克/立方厘米
水龙头密度约 2.7 克/立方厘米
流量对粉末处理和加工非常重要
压缩性确定最终达到的部件密度

铝合金粉应用

铝合金粉因其有益的特性被广泛应用于各行各业:

应用详细信息
快速成型制造用于粉末床核聚变和定向能沉积
金属注射成型(MIM)复杂部件的低成本大批量生产
热喷涂涂层为部件提供磨损和腐蚀保护
粉末锻造生产净形坯料,用于下游加工
焊接添加,为焊接填充金属提供合金元素
烟火用于产生效果或气体的精细反应粉末
钎焊用作连接铝制部件的填充材料

使用铝合金粉末的快速成型技术

选择性激光熔融 (SLM)、直接金属激光烧结 (DMLS) 和电子束熔融 (EBM) 等快速成型制造技术使用铝合金粉末原料来生产航空航天、汽车和工业领域的终端组件。

使用铝合金粉末进行 AM 的一些优势:

  • 传统方法无法实现的复杂几何形状
  • 通过优化设计减轻重量
  • 部件整合提高了制造效率
  • 大多数合金的性能与锻造产品相当
  • 与减法技术相比,材料损耗最小

目前使用铝粉进行 AM 的局限性包括

  • 高反射率要求更高功率的激光器
  • 高导热性使热量控制变得困难
  • 就产量而言,成本高于传统技术
  • 孔隙率控制和各向异性特性仍是一项挑战
  • 表面加工质量目前不如机加工部件
  • 与锻造合金相比,合金选择有限

正在进行的工艺开发不断提高铝质快速成型部件的质量、性能和经济性。

使用铝合金粉末进行金属注射成型

金属注射成型(MIM)可以使用铝合金粉末原料,以相对较低的成本生产复杂、公差小、净成形的金属部件。

使用铝合金粉末进行 MIM 的优点:

  • 壁厚和特征小于 0.5 毫米的复杂零件
  • 尺寸公差接近 +/- 0.1%
  • 砷烧结性能与 PM 或铸造合金相似
  • 接近全密度和良好的表面光洁度
  • 可实现自动化大批量生产

使用铝粉进行 MIM 的局限性:

  • 比钢更难加工,需要更坚硬的工具
  • 更高的熔点提高了对成型机的要求
  • 反应性限制了原料配方中粘结剂的选择
  • 可能需要进行二次加工,以达到最终特性

尽管存在挑战,但由于在复杂铝合金部件的制造方面比其他制造方法更具优势,金属射出成型技术仍在继续向高性能领域扩展。

用于热喷涂的铝合金粉末

AA2024、AA5083 和 AA7075 等铝合金粉通常用作各种热喷涂涂层工艺的原料,以保护部件免受磨损、腐蚀和高温等影响。

过程说明
线弧燃烧设备简单的双丝电弧金属化工艺
火焰喷涂将粉末注入氧气燃料气体火焰中
高速纯氧燃料 (HVOF)高动能喷雾,最大限度减少孔隙
冷喷涂通过高速粉末冲击进行固态沉积
等离子喷涂使用热电离气体的最通用技术

将铝合金粉末用于热喷涂涂层的好处:

  • 提供磨损和腐蚀保护
  • 将超大部件恢复到原始尺寸
  • 最少的热量输入可防止基板翘曲
  • 喷涂涂料或采用浸润法获得全密度
  • 与高合金堆焊相比,材料成本更低
  • 与许多锻造合金相比,加工更简单

铝合金粉规格

铝合金粉末是根据各种标准规范生产的,这些规范规定了可接受的成分限制、粒度范围、形状控制等。

标准说明
AMS 4200雾化铝合金粉末航空航天材料规范
ASTM B602铝合金粉标准规格
EN 1706雾化铝粉的欧洲标准规范
ISO 13318气体和水雾化铝粉国际标准
DIN 50125 标准德国雾化铝粉国家标准

客户可根据规格采购适合其特定应用和工艺要求的粉末。

铝合金粉的尺寸

根据最终用途,可生产各种规格的铝合金粉末:

  • 用于反应应用的超细粉末 < 10 微米
  • 通常用于热喷涂的 15 - 45 微米细粉
  • 中型粉末 45 - 100 微米 广泛使用的尺寸
  • 用于特殊应用的粗粉末可达 150 微米

超过 180 微米的较大颗粒主要用于冷喷工艺,以获得较厚的涂层。控制粒度分布对某些应用也很重要。

铝合金粉的等级

铝合金粉根据合金类型分为不同的既定等级:

  • 1xxx 系列粉末 - AA1100、AA1350
  • 2xxx 系列粉末 - AA2014、AA2024、AA2219、AA2519
  • 5xxx 系列粉末 - AA5083、AA5654
  • 6xxx 系列粉末 - AA6061、AA6082
  • 7xxx 系列粉末 - AA7050、AA7075

数字系列越大,合金含量和强度越高。定制合金成分也可用于专有牌号。

铝合金粉末比较

参数冷气体雾化水雾化
粒子形状高度球形更不规则,卫星
粒度范围15 - 180 微米5 - 350 微米
尺寸分布更严格的控制更广泛的分布
表观密度更高较低
生产率较低更高
费用更高较低

水雾化粉末往往具有成本优势,但与气体雾化铝合金粉末相比,其球形度较低,颗粒分布较广。

铝合金粉末标准

铝合金粉末的主要标准:

标准组织结构说明
AMS4200SAE航空航天材料规格
ASTM B602美国材料与试验协会化学成分和筛孔尺寸
EN1706CEN欧洲标准规范
ISO13318国际标准化组织气体雾化和水雾化形式的国际标准

各种国家和组织标准有助于确保铝合金粉供应的质量和一致性。

铝合金粉全球供应商

供应商地点能力
Valimet 公司美国雾化范围广,容量大
山特维克鹗英国领先的可控粉末供应商
TLS 技术有限公司德国气体和水雾化粉末专家
Fukuda Metal Foil & Powder Co.日本广泛的合金产品
SCM 金属产品公司新加坡关注铝合金和铜合金

铝合金粉定价

铝合金粉的价格根据以下因素而有所不同:

  • 合金等级和特性
  • 颗粒形状和大小规格
  • 采购数量和批量
  • 地区关税和运输
类型价格范围
1xxx 系列每公斤 $5 - $15
2xxx 系列每公斤 $10 - $30
5xxx 系列每公斤 $15 - $35
6xxx 系列每公斤 $20 - $40
7xxx 系列每公斤 $30 - $60

以上价格为大致范围,仅供参考。请根据您的具体需求与供应商联系,获取准确的当前价格。

的优势和局限性 铝合金粉

优势

  • 与钢和钛合金相比重量更轻
  • 强度超过多种锻造产品形式
  • 可定制成分和特性
  • 与钛合金或镍合金相比,原材料成本低
  • 在许多环境中都具有良好的耐腐蚀性
  • 高导热性和导电性
  • 粉末可用于多种生产工艺

局限性

  • 高温下的强度低于高合金钢
  • 反应性限制了某些加工方法和应用
  • 制作高完整性大横截面仍然具有挑战性
  • 成本高于传统碳钢粉
  • 某些对疲劳敏感的应用可能需要锻造产品
  • AM 组件中的各向异性和孔隙率问题
铝合金粉末

常见问题

最常用的铝合金粉末合金有哪些?

最常见的合金粉末有2xxx 系列,如 2014 和 2024;5xxx 合金,如 5083;6xxx 合金,包括 6061 和 6082;以及 7xxx 合金,其中 7050 和 7075 最受欢迎。

使用铝粉进行金属注射成型时,哪种粒度最合适?

在使用铝合金粉末进行金属注射成型时,通常建议使用 15-45 微米的粒度范围。

哪些类型的雾化工艺可以生产铝合金粉末?

气体雾化和水雾化是两种主要的工业工艺。旋转盘雾化法也可以生产铝粉。

使用 5xxx 系列铝合金进行热喷涂有什么好处?

5xxx 系列铝合金(如 5083)具有出色的耐腐蚀性,同时在高温下仍能保持尺寸稳定,因此适合用于海洋和化学环境下的热喷涂涂层。

是什么影响了铝合金粉的价格?

合金成分、颗粒特征(如大小和形状)、订单量、地区关税和运输成本决定了不同铝粉供应商的最终定价。

哪些标准适用于用于增材制造的铝合金粉末?

主要标准包括 ASTM B602、AMS4200、EN1706 和 ISO 13318。其他 AM 专用标准正在制定中,以满足与工艺相关的要求。

铝合金粉末可以重复使用吗?

一般不建议在关键应用中重复使用铝粉。储存条件可能会导致湿气吸附和氧化,从而限制铝粉的性能。在非关键应用中,通过适当的测试,可以进行少量重复使用。

高铝合金的强度是否总是高于低铝合金?

一般来说,编号较高的 2xxx、6xxx 和 7xxx 系列粉末比 1xxx 或 5xxx 合金具有更高的强度,但根据确切的成分、粉末特性和加工历史,也可能存在明显的重叠。请务必查看供应商数据,以确保粉末特性。

为什么孔隙率和各向异性是 AM 制成的铝制部件需要关注的问题?

铝的高热导率和反射率,加上激光或电子束熔化过程中的快速凝固,阻碍了最佳熔融和气泡逸出,从而导致缺陷。与构建层平行和横向的不同机械性能也会产生影响。

是否可以混合不同的铝合金粉来制造定制牌号?

由于在零件制造过程中存在混合不完全、合金反应或颗粒结合不充分的风险,通常不建议混合粉末来制造中间合金或定制合金。在探索性能组合时,请与粉末供应商密切协商。

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