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...     

时效温度对激光选区熔化成形AlSi7Mg铝合金显微组织的影响

采用扫描电镜、光学显微镜和能谱仪等设备对AlSi7Mg铝合金激光选区熔化(SLM)成形试样经不同温度时效后组织形貌变化进行了研究。结果表明,SLM成形AlSi7Mg铝合金中有显微气孔存在,铺层面呈网状组织形貌,堆层面呈鱼鳞状组织形貌,共晶硅非常细小,呈点状或短棒状弥散分布。随时效温度的升高,其气孔率呈增大趋势,网状和鱼鳞状形貌逐渐模糊,直至消失,甚至出现树枝晶状形貌,而共晶硅长大并形成粗大的块状、针状形貌。时效温度低于300℃时,SLM成形AlSi7Mg铝合金超细晶结构中过饱和的Si、Mg元素沉淀析出,形成Mg₂Si强化相。时效温度高于300℃时,基体晶粒细化,细小共晶硅的网格状结构被破坏并开始聚集、长大,对基体的割裂作用增加。     

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...     

SiC含量对激光选区熔化制备SiCP/AlSi10Mg复合材料组织与性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)成形技术分别制备了SiC颗粒含量15wt％、30wt％的SiCp/AlSi10Mg复合材料.研究了SLM工艺参数扫描速度对不同SiC颗粒含量的复合材料致密度、显微组织、显微硬度的影响规律.结果 表明,随着激光扫描速度的升高,两种复合材料的致密度、显微硬度均降低.同一工艺参数下,随SiC颗粒含量...     

选区激光熔化Zr改性Al-Si-Mg合金组织和力学性能

针对选区激光熔化（SLM）高Mg含量AlSiMg3合金成形性差的缺点,通过Zr进行合金化,研究了工艺参数对SLM成形高Mg含量Al-Si-Mg-Zr合金的成形性及时效处理对合金组织和力学性能的影响。结果表明,SLM成形Al-Si-Mg-Zr合金的熔池边界处形成了大量的细小等轴晶,从而有效地避免了样品在成形过程中裂纹的产生,增加了样品的SLM成形性,不同激光功率和激光扫描速度下获得样品的孔隙率均低于0.3%。拉伸测试结果表明,成形态样品的屈服强度（YS）为(426±8) MPa,极限抗拉强度（UTS）为(464±12) MPa。经165℃时效处理后,由于α-Al晶粒内部纳米强化相的增多,样品的强度增加明显,时效样品的最大YS和UTS分别为(482±11)MPa和(522±10)MPa。本研究获得SLM成形Al-Si-Mg-Zr样品的强度高于目前商用的SLM成形Al-Si-Mg合金。     

能量密度对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金致密度的影响

通过对影响选区激光熔化(SLM)成形件致密度的主要因子—激光功率和扫描速度进行参数设计,引入三种能量密度模型,分析能量密度对SLM成形AlSi10Mg合金致密度的影响.结果表明:能量密度过高或过低均不能得到最佳致密度,合适的激光能量输入才能提高零件的致密度;当光斑直径为30 μm,能量密度相同时,激光功率150 W成形...     

Er改性铝合金的选区激光熔化成形性及力学性能

通过选区激光熔化(SLM)技术制备了Al-Mg-Mn-Er-Zr铝合金,系统研究了不同工艺参数对合金粉末成形性以及时效处理对沉积态样品力学性能的影响。结果表明：高激光能量密度下获得的样品不存在微裂纹,样品的孔隙率较低,最低约为0.4%。样品以柱状晶为主,熔池边界分布有少量等轴晶,平均晶粒宽度约为5μm。样品中主要包含α(Al)、Al₆Mn和L12型晶体相。在350℃下,样品的硬度和压缩屈服强度随时效时间的延长先增加后降低,最大值分别为(171±1) HV和(555±12) MPa。     

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。     

Si-Assisted Solidification Path and Microstructure Control of 7075 Aluminum Alloy with Improved Mechanical Properties by Selective Laser Melting

The construction and application of traditional high-strength 7075 aluminum alloy (Al7075) through selective laser melting (SLM) are currently restricted by the serious hot cracking phenomenon. To address this critical issue, in this study, Si is employed to assist the SLM printing of high-strength Al7075. The laser energy density during SLM is optimized, and the effects of Si element on solidification path, relative density, microstructure and mechanical properties of Al7075 alloy are studied systematically. With the modified solidification path, laser energy density, and the dense microstructure with refined grain size and semi-continuous precipitates network at grain boundaries, which consists of fine Si, β-Mg₂Si, Q-phase and θ-Al₂Cu, the hot cracking phenomenon and mechanical properties are effectively improved. As a result, the tensile strength of the SLM-processed Si-modified Al7075 can reach 486 ± 3 MPa, with a high relative density of ~ 99.4%, a yield strength of 291 ± 8 MPa, fracture elongation of (6.4 ± 0.4)% and hardness of 162 ± 2 (HV_0.2) at the laser energy density of 112.5 J/mm³. The main strengthening mechanism with Si modification is demonstrated to be the synergetic enhancement of grain refinement, solution strengthening, load transfer, and dislocation strengthening. This work will inspire more new design of high-strength alloys through SLM.     

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。     

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。     

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。     

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....     

激光选区熔化AlSi10Mg表面微弧氧化及其耐磨耐蚀性

为了提高轻质合金3D打印的耐磨、耐蚀性能,对激光选区熔化(SLM)铝合金(EOS:AlSi10Mg)打印成形后进行表面微弧氧化。采用应力分析仪、扫描电子显微镜、高温摩擦磨损、中性盐雾试验箱等设备,进行了残余应力测试,微观组织分析,摩擦磨损和腐蚀性能试验。结果表明,3D打印铝合金试样直接进行微弧氧化,由于残余应力(200MPa左右)较大,微弧氧化时表面氧化反应过程中促进了应力释放,使微弧氧化层加剧产生粗大裂纹;对打印后试样进行去应力热处理后,微弧氧化后表面仅见少量微小的工艺扩展裂纹。去应力后的微弧氧化层表面,平均摩擦因数由0.545降低到0.441,腐蚀环境后的抗腐蚀等级由9级提高到10级,证明3D打印激光立体成形热应力对成形零件的微弧氧化工艺性能影响较大。     

激光选区熔化Cr3C2/CoCrMo合金的组织结构及力学性能研究

通过激光选区熔化(SLM)技术制备了高致密度的CoCrMo和Cr3C2/CoCrMo合金,对比研究CoCrMo和Cr3C2/CoCrMo合金的组织结构、拉伸性能及磨损性能,探讨添加Cr3C2颗粒对CoCrMo合金组织及性能的影响机制。研究发现,合金的主要组成相为γ-Co和ε-Co,添加Cr3C2使合金的物相发生改变,产生M23C6相。CoCrMo与Cr3C2/CoCrMo合金的组织均由外延生长的柱状晶和等轴晶组成,添加Cr3C2使柱状晶数量减少。Cr3C2/CoCrMo合金的硬度为514±18 HV,抗拉强度为1520 MPa,相比于CoCrMo合金分别提升了27%、39%。在相同载荷下,Cr3C2/CoCrMo合金的磨损量明显小于CoCrMo合金,耐磨性能提升30%。在SLM过程中,添加的Cr3C2颗粒快速熔解,Cr固溶在基体中,产生固溶强化;在晶界处转变生成M23C6型碳化物,具有沉淀强化作用,有效提高了合金的强度和耐磨性。     

激光重熔技术在选区激光熔化中的研究进展

激光重熔使得材料表面的固化层再次快速熔化、凝固,从而提高了材料的致密度和表面质量。作为一种表面改性技术,激光重熔已经在传统制造工艺中得到了广泛的应用。近期研究表明,激光重熔技术也可以应用到选区激光熔化（SLM）中,实现消除缺陷并优化组织结构。激光重熔技术还可以提高零件的硬度和延展性等力学性能。本文主要总结了激光重熔对于常见SLM成形金属材料的质量提升作用,激光重熔工艺手段以及重熔参数（重熔激光功率、重熔扫描速度、重熔扫描间距和重熔次数）对于缺陷消除、组织结构优化的作用规律。     

High-speed X-ray investigation of melt dynamics during continuous-wave laser remelting of selective laser melted Co-Cr alloy

The objective of this study is to quantify the melt pool dynamics during continuous wave laser remelting of a Co-Cr alloy manufactured using selective laser melting. This knowledge will inform process improvement and numerical modeling of laser remelting. A high-intensity X-ray beam imaged a 2 mm × 0.5 mm area of the surface with a 50 kHz framerate. Analysis of these videos quantified the melt pool surface wave movement and compared this to the initial surface features. The results indicate that the keyhole and its characteristic oscillations can suppress large wavelength features on the initial surface.     

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。