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 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 |
|---|---|---|
| AMS4200 | SAE | 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 |
| EN1706 | CEN | 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
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。
