激光熔化沉积AlSi10Mg及气孔对力学性能的影响

采用激光熔化沉积的方法对AlSi10Mg增材制造,制备出致密度大于99%、抗拉强度350 MPa左右、延伸率8%的薄壁墙体试件,利用光学显微镜与扫描电镜分析了沉积态的组织。发现即使增材制造过程水氧含量（体积分数,下同）均控制在1×10^-5以下,试件内部仍存在一定的气孔缺陷,气孔均为直径100 μm以下的氢气孔。进一步试验表明,环境中的氧体积分数与气孔率呈正相关关系。在保持环境湿度和温度不变的情况下,环境氧含量由1×10^-5增加到1×10^-3,气孔直径略微增大,气孔率由0.45%增大到2.71%,气孔率增加近5倍,同时抗拉强度降低100 MPa左右,降幅超过30%,延伸率降幅超过20%。最后探讨了氢气孔在激光熔化沉积制造的试件中产生的机理,给出了利用激光熔化沉积工艺制备稳定的AlSi10Mg合金的策略。     

激光立体成形AlSi10Mg合金的微观组织及力学性能

激光立体成形已逐渐成为大型高性能复杂铝合金构件制造的一条重要途径。采用具有不同波长的CO_2和YAG激光器在铸态基材上进行了AlSi10Mg合金的激光立体成形,研究了不同激光器对AlSi10Mg合金沉积态和T6热处理态下的微观组织和力学性能的影响。利用XRD、OM和SEM研究了AlSi10Mg合金成形件的微观组织;利用电子拉力试验机测试了AlSi10Mg合金成形件的力学性能。结果表明:相比铸态基材,AlSi10Mg合金沉积态组织主要由100取向沿沉积方向外延生长的柱状α-Al枝晶和枝晶间呈纤维或颗粒状生长的Al-Si共晶组成,组织显著细化;且在530℃,3~5 min固溶处理后可实现共晶Si的球化。与CO_2激光相比,采用更短波长的YAG激光进行成形时组织更为细化。经T6热处理后,采用YAG激光成形的AlSi10Mg合金力学性能明显优于压铸铝合金。     

热处理对激光选区熔化AlSi10Mg合金显微组织及力学性能的影响

采用激光选区熔化制备了致密度达99.63％、力学性能良好的AlSi10Mg样品,对比分析了不同热处理工艺对样品平行于基板方向组织与性能的影响.结果表明,沉积态样品水平方向的抗拉强度可达478 MPa,延伸率约8％,平均硬度约122 HV.为进一步提高样品延伸率,选取了不同热处理工艺进行组织调控.发现各热处理样品塑性均有...     

激光选区熔化2024改性AlSi10Mg合金

本文首先制备了含有1.5%(质量分数)TiC的2024铝合金粉末,并将其加入AlSi10Mg合金粉末中,形成AlSi10Mg-2024(TiC)混合粉末,然后采用激光选区熔化工艺对混合粉末成形,并对其沉积态和T6热处理态的显微组织及力学性能进行了表征。结果表明：激光选区熔化过程中2024铝合金中的TiC颗粒可作为异质形核点,促进Al形核,进而抑制粗大柱状晶的形成,显著细化铝合金的显微组织,并弱化了〈100〉//BD(Build direction,生长方向)丝织构的形成。经过T6热处理(520℃固溶2 h,190℃时效10 h)后,AlSi10Mg-2024(TiC)合金仍保持较高的力学性能,抗拉强度达到400 MPa。而经T6热处理后AlSi10Mg合金的强度仅为260 MPa。这是因为添加2024合金可以引入Cu元素,在时效过程中析出第二相粒子,强化铝合金基体。另外,时效过程中析出的纳米Si颗粒也可对T6热处理后的AlSi10Mg-2024(TiC)合金起到一定强化作用。     

退火工艺对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金组织和力学性能的影响

利用选区激光熔化(SLM)成形AlSi10Mg合金,研究了其热处理前后的组织和性能变化.采用XRD、SEM等检测手段研究不同退火工艺下SLM成形AlSi10Mg合金的物相组成及微观组织变化,测试了成形合金经不同退火工艺后的显微硬度与抗拉强度.结果表明:SLM成形的AlSil0Mg合金物相主要为α-Al固溶体和共晶体(α...     

激光增材制造AlSi10Mg合金的力学性能研究进展

增材制造是近几十年发展起来的一种先进金属件近净成形技术,具有低能耗、短周期、高柔性、低成本等显著优势,已成为先进装备领域的前沿制造技术之一. 与传统铸造相比,增材铝合金具有相当甚至更优的力学性能. 然而,相关质量评估标准缺乏和疲劳性能分散性较大等问题限制了其在重大工程装备中的应用. 重点以选区激光熔化成形的AlSi10Mg合金为对象,从“制造工艺—仿真模拟—性能评价”角度,系统分析了增材制造工艺参数、建造方向和热处理制度等几个重要因素对铝合金微观结构及力学性能的影响,总结了增材热力学过程模拟与力学性能的相关仿真研究现状,重点探讨了目前增材制造铝合金力学性能评价的国内外进展,并进一步归纳了基于组分调控提升铝合金力学性能的相关研究结果,最后对其发展趋势进行了展望.     

激光粉末沉积AlSi10Mg合金的致密化机制

为提高激光粉末沉积(LPD)制备AlSi10Mg合金的致密度,利用田口方法进行了激光粉末沉积AlSi10Mg合金实验设计,研究了激光能量密度对AlSi10Mg合金致密度的影响,获得了LPD制备高致密度AlSi10Mg合金的能量密度阈值范围。采用扫描电子显微镜(SEM)分析了氧化对激光粉末沉积AlSi10Mg合金致密化的影响,并揭示了LPD制备AlSi10Mg合金的致密化机制。结果表明：激光能量密度在120～140 J/mm³之间时,可以获得高致密的AlSi10Mg合金,致密度在98%以上;氧化膜的存在将降低AlSi10Mg熔液在已沉积层表面的润湿性,熔池内AlSi10Mg熔液不能完全铺展开,导致形成孔洞等缺陷;高激光能量密度可破碎已沉积在AlSi10Mg层表面的氧化膜,使AlSi10Mg熔液能够在已沉积层表面完全铺展。     

T6热处理对选择性激光熔化AlSi10Mg合金组织和力学性能的影响

采用选择性激光熔化(SLM)技术制备AlSi 10Mg合金试样,分析了T6热处理工艺对AlSi10Mg合金的微观组织及力学性能的影响.结果 表明:热处理前的微观组织由α-Al和(α-Al+Si)的共晶组织组成,合金抗拉强度达到483 MPa,T6工艺可以改变AlSi10Mg合金的微观组织和力学性能,T6热处理后,AlS...     

热处理对SLM成形TiN/AlSi10Mg合金复合材料组织性能及残余应力的影响

为了进一步提高样件力学性能和消除成形过程的残余应力,研究了不同热处理工艺(时效、去应力退火、固溶+人工时效(T6))对SLM(selective laser melting)成形TiN/AlSi10Mg合金复合材料的组织性能和残余应力的影响。结果表明,成形态样品的平均硬度为136.2 HV0.2,抗拉强度为397.7 MPa,伸长率12.5%,显微组织由初生α-Al基体和亮白色网状共晶Si组成。对成形态样品进行T6处理后,连续的Al-Si共晶结构在520℃、2 h下解体,离散的Si颗粒发生Ostwald熟化,伸长率(11.0%)与成形态样品相近,抗拉强度降至239.1 MPa。经过250℃×2 h去应力退火处理后,少量网状Si边界出现球化现象,抗拉强度和伸长率分别下降至344.9 MPa和8.8%。经160℃×6 h时效处理后,SLM成形过程中形成的a-Al/Si共晶组织基本保留,残余应力降低了78.9%,同时又促进了纳米级Si相和Mg₂Si强化相的析出,获得了最佳材料力学性能,其硬度为143.5 HV0.2,抗拉强度为408.7 MPa,伸长率为15.3%。此结...     

热处理工艺对增材制造AlSi10Mg合金组织与力学性能的影响

对比研究了增材制造AlSi10Mg合金与传统铸造ZL104合金的化学成分、组织与力学性能,研究了退火温度、退火时间对增材制造AlSi10Mg合金组织与力学性能的影响.结果表明,当对增材制造AlSi10Mg合金进行T1(180℃x12h,空冷)和T2(230～250℃x2 h,空冷)处理时,力学性能满足Rm≥≥380 M...     

Achieving Superior Strength and Ductility of AlSi10Mg Alloy Fabricated by Selective Laser Melting with Large Laser Power and High Scanning Speed

AlSi10Mg alloy was prepared by selected laser melting(SLM) in a high laser power range 300–400 W. The effects of energy density on the relative density, microstructure and mechanical properties of the SLMed AlSi10Mg alloy were studied. The results showed that the SLMed AlSi10Mg alloy fabricated at a laser power of 400 W and a scanning speed of 1800 mm/s had a relative density of 99.4%, a hardness of 147.8 HV, a tensile strength of 471.3 MPa, a yield strength of 307.1 MPa, and an elongation of 9....     

Microstructure and Mechanical Properties of AlSi10Mg Alloy Manufactured by Laser Powder Bed Fusion Under Nitrogen and Argon Atmosphere

In order to study the effect of gas atmosphere on forming performance of laser powder bed fusion(LPBF),AlSi10 Mg alloy was prepared by direct forming and in situ laser remelting under the shielding gas of argon and nitrogen in this study,and its micro structure and properties were characterized and tested,respectively.The results show that the forming performance of AlSi10 Mg under nitrogen atmosphere is better than that of argon.Moreover,in situ laser remelting method can effectively enhance th...     

Microstructure and properties of AlSi7Mg alloy fabricated by selective laser melting

The AlSi7Mg alloy was fabricated by selective laser melting (SLM), and its microstructure and properties at different building directions after heat treatment were analyzed. Results show that the microstructure of SLM AlSi7Mg samples containes three zones:fine grain zone, coarse grain zone, and heat affected zone. The fine-grain regions locate inside the molten pool, and the grains are equiaxed. The coarse-grain regions locate in the overlap of molten pools. After T6 treatment, the microstructure at the molten pool boundary is still the network eutectic Si, but the network structure becomes discrete, and is composed of intermittent, chain-like eutectic Si particles. The yield strength at three directions (xy, 45°, z direction) of the AlSi7Mg alloy samples fabricated by SLM is improved after T6 heat treatment. The fracture mechanism of the samples is a mixed ductile and brittle fracture before heat treatment and ductile fracture after heat treatment.     

AlSi7Mg合金选区激光熔化工艺及性能研究

为了研究Al Si7Mg合金选区激光熔化成形工艺及性能,通过改变激光功率和扫描速度,得到不同工艺参数对成形试样性能的影响规律。结果表明:试样的相对密度随激光功率和扫描速度的增大均呈先上升后下降的趋势,试样的相对密度最高可达99.95%;随激光功率的增加,试样的拉伸性能先上升后下降;激光功率为350 W、扫描速度1 400 mm/s时,试样抗拉强度为423 MPa,屈服强度为293 MPa。     

基板预热温度对选区激光熔化AlSi9Mg1ScZr微观组织及力学性能的影响

本文研究了基板预热温度对选区激光熔化制备AlSi9Mg1ScZr合金样品微观组织及力学性能的影响,在35℃、85℃、135℃三种不同基板预热温度下,制备了SLM样品并分别进行微观组织观察及性能测试。结果表明,基板预热温度设置为135℃时,由于基板预热温度和激光扫描热输入的共同影响,使合金在打印过程产生了原位时效效应,在保留细小枝晶和Si网格的同时促进了元素从过饱和固溶体中析出。相比基板预热35℃的样品,纳米尺度的Mg2Si相和Si相在α-Al基体及枝晶界析出的数量显著增加,起到了提高强度的作用;但微米尺度富Fe相的析出对塑性产生了负面影响。在基板预热温度设置为135℃时,制备的AlSi9Mg1ScZr合金在0°方向上屈服强度高达360 MPa、抗拉强度高达502 MPa、伸长率为7%;90°方向上屈服强度高达331 MPa、抗拉强度高达511 MPa、伸长率为5.4%。本研究通过提高基板预热温度,在SLM过程中实现了SLM样品的原位时效,改善了SLM制备AlSi9Mg1ScZr合金的微观组织,在不经过后续热处理的情况下,大幅降低了残余应力,得到了超高强度的AlSi9Mg1ScZr合金样品。     

Effect of the T6 heat treatment on corrosion behavior of additive manufactured and gravity cast AlSi10Mg alloy

This study investigates the corrosion behavior of AlSi10Mg alloy produced by additive manufacturing and gravity casting before and after T6 heat treatment. Electrochemical tests showed that the additive manufactured material in as‐produced condition exhibits high corrosion resistance, due to the very fine microstructure, while immersion test allowed to identify an exfoliation‐like corrosion phenomenon, which caused a significant mass loss. In this case, T6 heat treatment was beneficial for corrosion resistance since the related change in microstructure led to a less detrimental corrosion mechanism. Therefore, the T6 heat treatment resulted necessary to use additive manufactured AlSi10Mg components in aggressive chloride‐bearing environments.     

添加碳纳米管对选区激光熔化AlSi10Mg合金缺陷的影响

利用选区激光熔化成形技术制备了纯AlSi10Mg合金及碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)-AlSi10Mg复合材料。当添加CNTs含量为0.05%(质量分数)时具有一定增强效果,但随着CNTs添加量增大,复合材料性能却因为缺陷的增加而明显下降。木实验利用纳米CT技术对纯合金及CNTs(0.5%)-AlSi10Mg复合材料进行缺陷的三维重构。结果表明,添加0.5%的CNTs后,成形缺陷体积所占比例由12%增加至46%;气孔型缺陷数量明显增加,并且等效直径相对较大。CNTs在粉体中的团聚及对气体的吸附作用是两种类型缺陷增加的根本原因。     

激光选区熔化AlSi10Mg合金的高周疲劳性能和断裂行为（英文）

研究激光选区熔化(SLM)AlSi10Mg合金的疲劳性能和断裂行为。在脉动拉伸载荷(R=0,R为动态因数)下,将板状试样直接设计成疲劳试验所需形状。利用Weibull条件概率密度函数对疲劳-寿命(S-N)曲线进行建模,采用实值遗传算法(GA)和差分蚁群算法(DASA)估计所需的Weibull参数。疲劳试样的断口形貌表明,疲劳裂纹在SLM样品的表面缺陷周围萌生,并以不稳定的方式扩展。然而,SLM大缺陷的存在主要影响裂纹萌生周期,对裂纹扩展影响不大。所得实验结果能为进一步研究增材制造先进材料和结构(如胞元超材料)的疲劳行为提供基础。特别是在二维胞元结构中,胞元结构体的截面通常为矩形,与本研究中的试样形状相对应。