铝合金粉具有重量轻、强度高、耐久性和耐腐蚀性强等特点，广泛应用于汽车、航空航天和工业领域。本指南涵盖常见成分、特性、制造方法、尺寸、供应商、应用和选择。
铝合金粉末 概述
具有可控粒度的球形铝粉可通过 PM、MIM 和 AM 实现高性能轻金属组件：
| 合金 | 2xxx、6xxx、7xxx 系列铝材 |
| 属性 | 密度低、强度高、硬度高、耐磨损 |
| 流程 | 粉末冶金、金属注射成型、铝 AM |
| 应用 | 汽车、航空航天、工业 |
| 益处 | 减重、性能、可回收 |
与铸造或锻造合金相比，先进的铝粉在超轻密度和更佳机械性能之间取得了平衡。
铝合金粉末 类型
| 系列 | 合金元素 | 特点 |
|---|---|---|
| 2000 | 铜 | PM 固化后具有良好的强度、机加工性能和延展性 |
| 6000 | 镁、硅 | 中等强度，卓越的耐腐蚀性 |
| 7000 | 锌 | 强度最高，主要用于高性能航空航天部件 |
新兴合金
含钪或锆的铝合金和纳米复合材料 Al-TiC 为特殊应用提供了极大的强度。
铝合金粉末 属性
| 物业 | 典型值 |
|---|---|
| 密度 | 2.55-2.8 克/立方厘米 |
| 拉伸强度 | 200-600 MPA |
| 屈服强度 | 160-500 兆帕 |
| 伸长率 | 3-10% |
| 熔点 | 500-650°C |
更细的铝粉可产生接近锻造合金的更高综合强度值。热处理性能也能提高机械性能。
制造方法
| 雾化 | 从熔融合金中通过气体或水雾化产生细球形粉末 |
| 机械磨坊 | 使用球磨机或砂磨机的方法成本效益高，球形颗粒较少 |
| 合金化 | 直接合金化或添加混合元素/预合金化基粉 |
气体雾化可以实现最精确的性能控制，而研磨则会增加形状的复杂性和内部孔隙率。适合 AM 的粉末利用雾化，但保持流动性。
铝合金粉末 颗粒大小
使用的典型铝合金粉末尺寸：
| 过程 | 尺寸范围 |
|---|---|
| 压制和烧结 | 50-150 微米 |
| 金属注射成型 (MIM) | 10-25 微米 |
| 粘结剂喷射增材制造（BJAM） | 20-60 微米 |
| 定向能量沉积 (DED) | 50-150 微米 |
优化粒度分布和形状会影响堆积密度和烧结反应。
主要供应商
| 公司名称 | 年级 | 价格估算 |
|---|---|---|
| Hoeganaes | 1001, 2003, 6065, 7009 | 每磅 $5-8 |
| 巴斯夫 | 2024, 6061, 7050, 7068 | 每磅 $6-10 |
| 山特维克鹗 | 2024, 6061, 7075 | 每磅 $8-15 |
| 凯美拉 | 2024, 6061, 7068, 7093 | 每磅 $7-12 |
价格因订单量、粉末特性和合金成分而异。
应用 的 铝合金粉末
| 行业 | 组件 |
|---|---|
| 汽车 | 连杆、轴等动力传动部件 |
| 航空航天 | 结构支架、襟翼轨道等机翼部件 |
| 工业 | 散热器、活塞、密封件、紧固件、链轮 |
| 电子产品 | LED 外壳等散热装置 |
益处
- 与钛/钢替代品相比，重量更轻
- 提高燃油经济性或续航能力
- 通过集成减少部件数量
遴选指南
| 标准 | 最佳做法 |
|---|---|
| 合金 | 使粉末与机械和环境需求相匹配 |
| 制造方法 | AM 需要球形气体雾化；MIM 超精细 |
| 尺寸分布 | 根据巩固技术密度目标进行定制 |
| 表观密度 | 更高的烧结响应 |
| 表面氧分析 | <0.5%，性能最强 |
| 价格 | 至少从 2 家供应商处获得基于数量的报价 |
仔细权衡应用要求、制造工艺和预算，为最佳铝合金粉末采购提供依据。考虑抽样评估计划。
优点与缺点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 轻量化和燃油效率 | 强度低于铁合金 |
| 耐腐蚀/耐氧化 | 易受电化学腐蚀 |
| 可回收性 | 高温性能差 |
| 改善生命周期影响 | 成本高于铸铝 |
主要收获
- 先进铝粉在特定密度上优于铸造和锻造铝粉
- 根据最终用途制造技术的要求调整粉末特性
- 合金定制和新兴复合材料不断扩大功能
常见问题
问：应用最广泛的铝合金粉末是什么？
答：铝 6061 具有多种机械性能、耐腐蚀性能和适中的成本，是汽车和通用工程领域的主力合金。
问：铝粉的成本与钛相比如何？
答：铝粉的起始价格约为 $5/磅，而钛粉的价格为 $50+/磅，这表明尽管铝粉的机械性能较低，但在轻量化方面具有显著的转换成本优势。
问：铝粉会氧化吗？
答：细铝粉在处理、储存和加工过程中存在氧化风险，需要惰性环境和严格的质量控制，以最大限度地降低风险。
问：能否 3D 打印铝合金部件？
答：是的，铝 DED 和粘合剂喷射 AM 正在迅速成熟，可用于结构性航空航天部件，利用先进的粉末和加工改进，烧结后密度可超过 99%。