铝合金粉按制品性能分为4类。
①高强度铝合金粉,包括气雾化法制备的铝锌镁铜钴系7090、7091合金粉,具有较高的强度、断裂韧性和抗腐蚀性能;气雾化法制备的铝锌镁铜钴锆系MR61、MR64合金粉,锆的作用是细化晶粒和增加组织稳定性;机械合金化法制备的铝铜镁氧碳系IN9021、IN9052合金粉,具有良好的抗拉强度、断裂韧性、抗疲劳强度和抗腐蚀等综合性能。
②低密度铝合金粉,主要有铝锂、铝锂铜、铝锂镁、铝锂镁铜、铝锂镁铜锆等合金粉。合金中的锂每增加1%,则合金密度下降3%,弹性模量提高6%。铝锂合金粉中的锂含量可为2%~4%,用气雾化法或平流铸造法制备。
③高温铝合金粉,包括烧结铝粉和铝铁系合金粉,前者具有优越的瞬时高温强度,但室温塑性较差;后者又分为用气雾化法制备的铝铁铈合金粉(CU78、CZ42)和用平流铸造法制备的铝铁钒硅合金粉(FVS1212、FVS0812)。这类合金粉末具有良好的高温性能,使用温度可达350℃。
④耐磨铝合金粉,主要有低膨胀系数的耐磨铝硅系合金粉和具有良好的表面性能、抗疲劳性能并耐磨的铝铅系合金粉。
铝合金粉制备方法主要有:①气雾法,用气体(空气、氩气)将合金液流破碎成小液滴,随后凝固成粉末颗粒。②机械合金化法,用带水冷套的高能球磨机研磨制取合金粉。铝粉和有机物(硬脂酸)在球磨过程中经过反复破碎和焊合,最后达到合金化的目的。③平流铸造粉末法,将平流铸造快冷合金带经机械破碎后成为铝合金粉。
气雾化和平流铸造法属于快速凝固技术,所制备的铝合金粉末具有快速凝固的特点,即组织细小,极限固溶度高,成分偏析小,亚稳相细小。组织的改善使得合金的性能进一步提高。此外,铝铁系和铝铅系合金粉可以解决普通铸造无法克服的偏析、缩孔等缺陷。球磨法可使铝粉末中获得细小的碳化铝、氧化铝、氧化镁弥散质点,起到弥散强化和稳定组织的作用。
产品成型方法通常也分为3种:①经过筛分的粉末装入胶套→冷等静压→装入铝套→真空除气→真空热压→热挤压→锻造、轧制→热处理→成品:②将铝合金液流雾化到移动或旋转的冷基体上,直接制备成板、棒、管毛坯,再经轧制、锻造等制备成致密件;③将铝合金粉通过轧机直接轧制成带,然后再经过烧结、二次轧制、热处理后成为铝合金带。
铝合金粉及其制品的生产工艺复杂,成本较高,主要在航空航天工业中应用。粉末冶金高强度铝合金用于制造飞机主起落架支承连杆、起落架制动器支承配件和飞机的座椅导轨等。粉末冶金低密度铝锂合金还处于试用阶段,可制造飞机起落架、地板横梁等结构部件。粉末冶金高温铝合金可制造涡轮发动机的推进器叶片、导弹尾翼、火箭助推器外壳、飞机的结构框架、航天飞机的轮毂、内燃机的连杆和活塞等。粉末冶金铝硅系合金主要用于仪表和发动机制造业。粉末冶金铝铅系合金用于制造中等载荷的发动机轴瓦。