高Mg含量Al-Mg-Sc-Zr合金选区激光熔化成形性及力学性能

基于宽粒径分布粉末(2~46μm),应用选区激光熔化(SLM)技术制备了高Mg含量Al-14.4Mg-0.33Sc-0.19Zr铝合金。系统研究了不同工艺参数和时效处理条件对合金SLM成形性、组织和力学性能的影响。结果表明,高激光功率可有效降低细粉飞溅对样品成形性的干扰,SLM成形样品的最大相对密度为98.6%。样品显微组织由熔池边界细小等轴晶和熔池内部粗大晶粒构成,Mg含量的增加降低了样品织构和柱状晶的含量。经不同温度时效处理后,SLM成形样品的硬度先增加后降低,在350℃时具有最大值。SLM成形样品在350℃时效处理时,硬度和压缩屈服强度均随时效时间的增加出现双峰值现象,时效1 h后样品的硬度(HV)和屈服强度均达到最大值,分别为(1670±30)MPa和(457±10)MPa,延伸率为(27±3)%。样品经350℃长时间时效处理后,由于第二相粒子的粗化,导致样品的硬度和强度有所降低。本研究通过保留铝合金粉末的细粉区,有效提升了粉末的利用率,降低了原料成本,获得了成形性和力学性能较优的高Mg含量SLM成形Al-Mg-Sc-Zr铝合金。     

选区激光熔化Al-Mg-Sc-Zr合金成形性及力学性能研究

通过选区激光熔化(SLM)技术制备Al-Mg-Sc-Zr铝合金,系统研究了不同工艺参数对铝合金粉末成形性以及不同时效处理条件对SLM成形样品组织和力学性能的影响。结果表明,在高激光功率和低激光扫描速度下,SLM成形样品的致密度较高。沿样品沉积方向可观察到熔池层层堆叠的显微组织,熔池边界和熔池内部均存在细小纳米颗粒。经不同温度时效处理后,样品的硬度和压缩屈服强度先增加后降低。SLM成形样品经400℃时效处理3 h后屈服强度达到最大值469±4 MPa。     

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。     

选区激光熔化专用AlSiMg合金成分设计及力学性能

应用"团簇+连接原子"模型,基于合金液-固局域结构相容性和金属选区激光熔化(SLM)工艺熔体急冷的技术特性,设计高Mg含量SLM专用AlSiMg1.5合金新成分,系统研究时效温度和时间对SLM成形AlSiMg1.5合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,通过调整工艺参数,可获得近乎全致密的SLM成形样品。当时效温度为300℃时,随着时效时间的延长,SLM成形样品岛状富Al组织中过固溶Si逐渐析出长大,网格状富Si组织逐渐分解球化,样品的硬度和压缩屈服强度逐渐降低,塑性明显增加。当时效温度为150℃时,不同时效时间下SLM成形样品的显微组织没有发生明显变化,但硬度和屈服强度随时效时间的延长先增大后略有降低。SLM成形AlSiMg1.5样品经150℃时效处理后的最大显微硬度和压缩屈服强度分别为(169±1) HV和(453±4) MPa,样品延伸率超过25%。本工作设计获得了成形性和力学性能优异的SLM专用铝合金新成分Al91.0Si7.5Mg1.5(质量分数,%)。     

选区激光熔化成形AlSiMg3合金

基于选区激光熔化（SLM）技术熔体快速冷却的特点,通过提高Al-Si-Mg合金中Mg的含量,设计获得SLM技术专用AlSiMg3合金。系统研究了不同工艺参数和时效处理条件对SLM成形AlSiMg3合金组织和硬度的影响。结果表明,SLM成形样品均由α-Al、Si和Mg2Si相构成。高激光能量密度有利于增加粉末样品的成形性,当激光功率为160 W,扫描速度为200 mm/s时,样品具有最低孔隙率0.07%。随着激光扫描速度的增加,样品中富Si组织的比例逐渐升高,Mg元素在α-Al中固溶量逐渐增大,使得SLM成形样品的硬度逐渐升高,最大值为194±3 HV。样品经150 ℃时效处理后,由于α-Al内部纳米颗粒的析出,导致样品硬度增大,最大值为210±2 HV,远高于现有报道的SLM成形Al-Si和Al-Si-Mg铝合金。本研究报道了成形性和力学性能优异的SLM专用Al-Si-Mg合金。     

SLM成形WC/Al基复合材料的显微组织与力学性能

采用物理方法混合纳米WC与AlSi10Mg铝合金粉末,利用选区激光熔化成形技术(SLM)制备WC/Al基复合材料试样。通过金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验等对比同种工艺制备的AlSi10Mg试样及WC/Al基复合材料试样的性能,分析纳米WC对其微观组织形成、演变及力学性能的影响。结果发现,复合粉末球形度好,粒度分布均匀。WC/Al基复合材料试样硬度(HV)约为158.9,屈服强度达到337.8 MPa,抗拉强度高达514.0 MPa,相比沉积态试样分别增加了14.6%、4.7%、6.3%。     

选区激光熔化成形12CrNi2合金钢的显微组织和力学性能

利用选区激光熔化(SLM)技术制备了12CrNi2合金钢. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度仪、室温拉伸试验等方法研究了激光能量密度对合金钢显微组织和力学性能的影响. 结果表明,成形合金钢的宏观组织可分为熔池区与热影响区两部分,微观组织为回火马氏体和少量残余奥氏体. 随激光能量密度(E_V)增加,成形合金钢的孔洞缺陷逐渐减少,致密度逐渐增加,最高可达到99.87%;同时,熔池体积增大,寿命增加,冷却速度降低,导致回火马氏体板条宽化,热影响区变宽,合金钢的显微硬度和强度降低,塑性增加. 在E_V为81.34 J/mm3条件下,SLM成形12CrNi2合金钢具有最优强塑性,抗拉强度和屈服强度分别为1098和882 MPa,断后伸长率为20.07%. 采用SLM技术成形12CrNi2合金钢可获得比激光熔化沉积(LMD)和铸造成形更佳的综合力学性能.     

激光选区熔化成形K4202镍基铸造高温合金的组织和性能

针对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)制造K4202合金复杂金属零件在航空航天等领域的应用需求,以K4202合金粉末为材料,研究了该合金的SLM成形工艺、成形态和热处理后的显微组织和力学性能.结果表明,K4202合金SLM成形试样显微组织由树枝晶和等轴晶构成,树枝晶生长方向多与熔池边界近似垂直.固溶+时效处理后,由于再结晶的发生,SLM成形所形成的树枝晶结构完全消失,同时晶界和晶内有金属碳化物析出.时效处理后的组织与SLM成形态相比,变化并不明显,其树枝晶结构保存较完整,晶界处同样有碳化物析出.SLM成形试样的拉伸性能优于传统铸造方法,通过固溶+时效处理和时效处理,试样的屈服强度、抗拉强度均提升显著,但塑性下降明显,其中时效处理后的拉伸强度最高.     

选区激光熔化成形ZL205A合金工艺及性能研究

利用选区激光熔化(SLM)技术制备了ZL205A合金,研究了激光能量密度对SLM成形试样显微组织和力学性能的影响。结果表明,ZL205A合金粉末SLM成形试样中微观组织分为3个区域:细晶区、热影响区(HAZ)和粗晶区。在一定的范围内,随着能量密度增大,ZL205A合金粉末SLM成形试样的抗拉强度和屈服强度都先增加后减小。当能量密度为104.20J/mm3时,SLM成形ZL205A合金试样的抗拉强度、屈服强度达到最大,分别为289、230MPa,此时伸长率为4.2%。     

激光选区熔化AlSi10Mg工艺优化及显微组织研究

利用激光选区熔化成形技术(selective laser melting, SLM)对AlSi10Mg的成形进行了工艺研究,对不同激光工艺参数的材料致密化行为及显微组织特征进行了研究,分析了熔池底部气孔形成机理,对成形态和热处理态试样进行力学性能测试。结果表明:激光能量密度过高或过低均不能得到最佳致密度,当激光功率350 W,激光扫描速度1 800 mm/s时,致密度达99.9%。选用最佳工艺参数下成形态试样的抗拉强度达473 MPa,屈服强度达289 MPa,远优于铸件标准。在270℃保温2 h退火制度下,过饱和固溶在α-Al中的Si元素析出,固溶强化的作用减弱,晶粒粗化,抗拉强度及屈服强度均下降。伸长率和断面收缩率分别提高了14.5%和50.7%。     

选区激光熔化法制备的M2052锰铜合金的组织与性能

使用真空感应熔炼气雾化法(VIGA)制备M2052锰铜粉末,通过选区激光熔化技术(SLM)直接成形合金试样,经固溶时效处理和热等静压加工,从热力学计算、显微组织分析及力学性能测试等方面对SLM法制备的锰铜合金进行了研究。研究发现SLM法成形的锰铜合金的抗拉和屈服强度较高,但冲击吸收能量低,塑性差。经过热等静压处理后,合金的综合力学性能明显提高。     

固溶温度对粉末触变锻造制备2024铝合金组织和力学性能的影响

采用一种新型的粉末触变锻造技术制备了2024铝合金,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等分析手段,研究了固溶温度对粉末触变锻造2024铝合金和金属型铸造2024铝合金显微组织和力学性能的影响。研究表明:随着固溶温度的升高,粉末触变锻造2024铝合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率都逐渐增加,在490℃×3h时,综合力学性能达到最佳,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为350MPa,270MPa和17.5%;金属型铸造2024铝合金最佳固溶工艺为490℃×12h,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到320MPa,245MPa和15.2%;相比金属型铸造2024铝合金,粉末触变锻造2024铝合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高了9.4%,10.2%和15.1%。     

热处理对选区激光熔化成形M2052合金组织性能的影响

目的综合提升选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形M2052锰铜合金的力学性能。方法利用SLM技术成形M2052锰铜合金,并通过固溶、时效及固溶+时效等热处理方法对其成形态组织进行调控。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对合金的显微组织、晶粒形貌、拉伸断口形貌及物相组成进行分析,并通过拉伸性能、冲击性能测试,分别评价SLM成形及热处理后的屈服强度、抗拉强度、延伸率和冲击韧性。结果 SLM成形的M2052合金经过固溶处理后,形成了典型的类孪晶结构;时效处理后的组织和SLM成形态类似,形成了细微的亚孪晶组织;固溶+时效处理后,类孪晶组织粗大。四种状态的显微组织均由单相γ固溶体组成,时效态和固溶+时效态析出了α-Mn相,但时效态析出含量较多。SLM成形态具有较高的抗拉强度σb和屈服强度σp0.2(636 MPa和548 MPa),时效处理能提高合金的σb和σp0.2(707MPa和570MPa),但是冲击韧性和延伸率(5.5J和8.5%)较差;而固溶处理能显著提高合金的冲击韧性和延伸率(23.5 J和22.25%)。综合比较,固溶+时效态试样具有最好的力学性能(冲击韧性为17 J,延伸率为10.8%,σb为503 MPa和σp0.2为322.5 MPa)。断口分析表明,四种状态下均为韧性断裂。结论固溶+时效热处理可以在存在单相γ固溶体条件下析出少量的α-Mn相,综合提升锰铜合金的力学性能。     

选区激光熔化铝合金的组织和性能各向异性研究

基于Al-4.8Mn-1.7Mg-0.75Sc-0.75Zr铝合金,研究了各向异性对合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,选区激光熔化制备出无裂纹致密合金样品,纵截面显微组织有典型熔池结构,由细等轴晶粒和长柱状晶组成,横截面显微组织有条带状结构,由细等轴晶组成。经时效处理后,横向试样屈服强度、抗拉强度和伸长率分别是512 MPa、540 MPa和15%,而纵向试样的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别是502 MPa、536 MPa和12%,力学性能各向异性不显著。     

热处理对SLM316L不锈钢螺旋微丝微观组织和力学性能的影响

通过显微镜观察、拉伸试验和显微硬度试验分析了不同热处理参数对激光熔化(SLM)制成的螺旋微直径丝(SS316L-HMDW)的组织和力学性能的影响。结果表明:热处理后,SS316L-HMDW试样的微观组织发生明显变化,激光熔池消失,各向异性减小,力学性能提升;在不同保温时间下,SS316L-HMDW试样的晶粒尺寸随保温时间有不同程度地增加;随着热处理保温时间的增加,SS316L-HMDW试样的屈服极限和抗拉强度降低,伸长率增加,拉伸试样的断裂表面均为延性断裂,凹坑变大。经1200 ℃保温2 h热处理后,SS316L-HMDW试样的组织和力学性能均有显著变化,抗拉强度由585 MPa降低至398 MPa,屈服强度由40 MPa降低至25 MPa,伸长率明显增加至268%,试样的可塑性和韧性得到了增强。     

热处理制度对喷射成形7A50铝合金组织性能的影响

研究了热处理制度对喷射成形7A50铝合金微观组织和力学性能的影响,测试了显微硬度和力学性能,运用OM、SEM(EDS)和TEM(SAED)观察了微观组织。结果表明:喷射成形后的7A50铝合金,消除了枝状晶粒,晶粒尺寸细化到60~120 μm范围;预时效(PA)处理提升了7A50铝合金试样的初始硬度,但却明显降低了自然时效(NA)过程的硬化速率,12 d自然时效处理后,相比于SS+NA态,最终硬度反而降低了19 HV0.5;SS+PA+NA+BH态的试验铝合金,屈服强度和抗拉强度最高,分别达到了475 MPa和525 MPa,屈服强度的BH值达到165 MPa,伸长率降低了10%;不同热处理状态下的试样断口均具有韧性断裂的特征,断口处存在大量的韧窝。SS+PA+NA处理后,基体内的第二相尺寸细小,分布弥散,尺寸在5~15 nm范围。     

AlSi10Mg的激光选区熔化成形研究

利用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形技术对Al Si10Mg铸造铝合金的成形进行了工艺研究,获得了致密的成形,并对其沉积态和热处理态试样进行了静态拉伸性能测试和显微组织分析。结果表明:对于Al Si10Mg,其SLM沉积态的常温拉伸强度远高于铸件标准,延伸率与铸态相当;退火工艺对SLM试样的组织及力学性能有着重要的影响,随着退火温度的提高,试样微观组织发生改变,在300℃、2 h退火工艺下,原本均匀分布的颗粒状Si聚集长大为针状,使得试样的强度下降,延伸率升高。抗拉强度由沉积态的507~518 MPa下降到378~406 MPa,延伸率由沉积态的3.0%~3.5%增加到6.5%~9.5%。     

激光选区熔化工艺及热处理对稀土改性Al-Mn合金性能的影响

分析了激光选区熔化(SLM)成形不同工艺参数对稀土改性Al-Mn合金致密度的影响,从而得到最佳工艺参数,在此基础上研究热处理工艺对SLM成形Al-Mn-Sc-Zr合金力学性能的影响。结果表明,过高的激光能量密度造成元素气化,使得成形件内部产生残余球形孔洞,过低的能量密度引起搭接不良,使得成形件内部形成不规则孔洞。将能量密度优化为52.6 J/mm~3时,成形件内部缺陷减少,成形致密度提高至99.8%。SLM成形Al-Mn-Sc-Zr合金熔池内呈现两种不同的晶粒形态,熔池底部为等轴晶,而熔池中心为柱状晶。热处理之后,合金拉伸性能和显微硬度明显提升。经300℃保温4 h后,Al-Mn-Sc-Zr合金获得优异的拉伸性能,其抗拉强度可达576 MPa,且伸长率为11%。沉积态Al-Mn-Sc-Zr合金的显微硬度为131.2 HV_(0.2),经280℃保温6 h后,显微硬度(HV_(0.2))可提高至178.3。     

时效工艺对熔铸制备的导电铝合金组织与性能的影响

主要研究了时效处理工艺对熔铸工艺制备成形的6101铝合金的显微组织和性能的影响,采用金相观察(OM)、能谱分析(EDS)、拉伸测试、硬度测试以及电导率测试等手段,分析了时效温度及时间对合金的力学性能和导电性的影响。结果表明,在120~160℃时效时,随着时效温度增加,合金的屈服强度、硬度逐渐提高。当时效温度一定时,随着时效时间延长,合金的强度、硬度均呈上升趋势。对于6101铝合金,最优的时效处理工艺为140℃×8h。     

固溶时效对2524合金板材组织和性能的影响

采用金相显微镜(OM)、差热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、拉伸试验机等,研究了固溶时效处理对大应变轧制2524铝合金板材显微组织及力学性能的影响。研究表明,轧制态2524铝合金中轧制面组织呈纤维状且存在大量的Al_2Cu和Al_2CuMg相。合金在455～495℃之间,固溶处理温度越高,时间越长,粗大的第二相溶解越充分。2524铝合金经495℃×60min固溶处理后,析出相基本溶解,2524铝合金的抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为412.6 MPa、350.7 MPa和17.9%,合金经505℃固溶处理后,出现过烧组织特征,力学性能降低。合金经时效处理后强化相均匀析出,合金性能得到强化。合金经190℃×6h时效处理后,2524铝合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为464.6MPa、395MPa和22%。