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。     

选区激光熔化铝合金的组织和力学性能

通过选区激光熔化(SLM)工艺成型AlSi10Mg试样,研究其显微组织和力学性能。采用某公司生产的AFS-M260选区激光熔化成型机打印AlSi10Mg试样,综合使用显微硬度仪、光学显微镜、扫描电镜、XRD衍射仪进行分析,得出其显微硬度、组织形貌、元素分布和物相组成。由于SLM独特的成型方式而引起共晶结构定向生长,使得试样微观组织在横纵方向呈现各向异性,但相同截面上组织从熔池边界到内部呈现梯度结构,可分为3个区域:粗晶区、热影响区、细晶区,各区域横纵截面对应的α-Al基体尺寸、平均共晶Si宽度、共晶组织含量均呈现下降趋势。试样的硬度显著大于传统铸态试样,但横纵截面相差不大。SLM成型得到的AlSi10Mg试样硬度性能极其优良,成型组织细小,这主要与SLM成型的高冷却速率相关。     

激光熔化沉积AlSi10Mg成形特性及力学性能

目的研究激光熔化沉积Al Si10Mg铝合金的成形特性及力学性能。方法以颗粒度45～105μm的Al Si10Mg粉末为材料,6061铝合金为基板,利用光纤激光器在充氩舱内分别进行单层单道、竖直薄壁单墙体与倾斜薄壁墙体的成形试验。测试单墙体的抗拉强度与延伸率,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对微观组织形貌进行分析。结果单层单道沉积层高度与激光扫描速度负相关,与送粉速度成线性正相关;而沉积层宽度与扫描速度负相关,与激光功率正相关。沉积单墙体时,沉积前10层最不稳定,墙体厚度低于后续层的厚度。为了使沉积过程稳定,墙体不塌陷,通过激光功率在前20层左右逐层递减,成功制备出250层(高10cm)以上的单墙体。工艺选取合适时,AlSi10Mg具有良好的成形能力,激光头角度保持竖直不变,墙体倾角60°以下可以稳定沉积。制备沉积态Al Si10Mg气孔率约3%,抗拉强度250MPa左右,延伸率5%以上,抗拉强度高于成分相似的ZL104铸件25%。微观组织内Al-Si共晶细小,没有针片状共晶组织,并且组织沿沉积方向呈现周期性变化。结论 Al Si10Mg在激光熔化沉积时具有良好的成形能力,沉积态的组织强度高于铸态组织强度。优化后的工艺可以稳定沉积制备下圆上方的变截面薄壁样件。     

选区激光熔化成形铝合金材料体系研究进展

铝合金是工业生产中运用最为广泛的金属材料,高比强度、良好的耐蚀性使其适用于生产各种复杂结构件。选区激光熔化技术不仅具有定制化成形能力,高加工精度与短生产周期也可大幅推进铝合金构件的成形与应用。本文介绍了近年来选区激光熔化铝合金的研究进展,简述了选区激光熔化技术所生产铝合金的工艺缺陷及形成机理,聚焦于不同合金的组织演变和力学性能,着重分析不同合金体系下元素对微观形貌的影响及强化效应。针对选区激光熔化铝合金的应用现状与存在壁垒,指出实现普及的关键在于通过成分设计实现成形性能与力学性能的平衡。     

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...     

激光选区熔化成形铝合金的缺陷及控制方法研究进展

激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术能够实现高精度复杂铝合金零件的制造.本文介绍了SLM成形技术的原理,阐述了国内外SLM成形铝合金缺陷的研究进展,分析了SLM成形铝合金过程中可能出现的球化、孔隙、残余应力及裂纹、氧化夹杂和合金元素烧损五种缺陷的形成原因和控制方法,并简要预测了未来...     

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。     

钛合金薄壁件选区激光熔化应力演变的数值模拟

建立了选区激光熔化(SLM)热-结构耦合瞬时动态有限元模型,探究了激光扫描速率和铺粉层厚度对SLM成形钛合金薄壁件应力演变的影响。结果表明,在热循环作用下,SLM成形钛合金薄壁件的应力演变呈周期性变化。在热应力循环去应力退火作用下,热应力极大值在加热阶段先增加后减小,最后在冷却阶段趋于稳定并接近残余应力。SLM成形薄壁件最终残余应力小于加热过程中的瞬时应力峰值。随沉积高度的增加,热循环作用减弱,应力极大值下降幅度逐渐减小。经过多次热循环去应力退火作用后,SLM成形薄壁件过程中的热应力极大值下降幅度可达30%以上。     

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3D打印AlSi10Mg铝合金点阵结构材料的组织和力学性能

以不同激光3D打印参数制备了AlSi10Mg铝合金点阵结构材料,探索其最优化打印参数,研究了铝合金点阵结构材料的组织和性能,以及后续热处理对其组织性能的影响。结果表明,最优化打印参数为:环境温度80 ℃,粉层厚度30 μm,激光束直径80 μm,激光能量370 W,激光扫描速度1300 mm/s。制备的铝合金点阵结构材料空洞缺陷少,致密性高,显微组织呈一层层交错堆垛的激光熔池,为细小的α-Al等轴胞状晶和球状Si颗粒相组成,性能良好。经热处理后,原激光熔池缺陷、等轴胞状晶特征消失,Si颗粒相不断析出并长大,硬度和静态压缩试验下的平台应力降低,压缩性能下降。     

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.     

激光功率对5356铝合金激光诱导MIG电弧增材制造组织性能的影响

为了改善MIG电弧增材制造5356铝合金的组织及力学性能,将低功率激光与MIG电弧增材制造结合,采用低功率脉冲激光诱导MIG电弧增材制造技术进行了不同激光功率下5356铝合金单道多层墙体成形试验,分析了激光功率对沉积态5356铝合金组织、显微硬度及拉伸性能的影响.结果表明,低功率脉冲激光诱导MIG电弧增材制造成形试样整体冶金结合良好、无明显的未熔合现象.墙体的微观组织主要呈等轴晶状,与单MIG电弧堆积的墙体相比,等轴晶变得细小均匀,显微硬度提高,波动较小.加入激光可以减少Fe元素、Si元素含量和气孔数量,使墙体的力学性能提高,当激光功率为300 W时达到最大值,较单MIG电弧堆积墙体的抗拉强度提高了12.0%.     

Corrosion behavior of laser melted AZ91HP magnesium alloy

AZ91HP magnesium alloy was melted by CO₂ laser. Compared with as‐received Mg alloy, the grain of the melted layer was refined significantly and the content of Al was increased. The corrosion resistance of the melted layer was improved because of the grain refinement, the redistribution of β‐Mg₁₇Al₁₂ and the increasing of the Al content. As compared to the non‐overlapping zone, the overlapping zone of the melted layer was liable to be corroded.     

铝合金薄壁筒滚珠旋压成形分析

作为一种连续局部塑性成形工艺,滚珠旋压被应用于制造铝合金薄壁筒形件。介绍了滚珠旋压的基本原理,以塑性力学为基础,分析力学参数对旋压件成形性的影响。实验中通过采用LF2和LY12两种铝合金筒坯,获得金属材料的塑性和屈服强度对旋压件可旋性影响的一般规律。最后研究咬入角对金属材料稳定流动的影响,并通过实验获得了合理的咬入角值。     

冷金属过渡(CMT)增材制造2219铝合金性能

采用CMT电源的四种模式CMT,CMT-P(脉冲),CMT-ADV(交流)和CMT-PADV(交流脉冲),以2219铝合金丝材为原材料进行增材制造工艺研究。深入分析了不同焊接模式对增材制造时气孔率、孔径分布、显微组织演变和力学性能的影响。为了测试基于CMT电弧增材2219铝合金制件的力学性能,成形了多组单道多层薄壁墙试样,测试结果表明,CMT-PADV模式下制件气孔面积分布率最小,几乎没有直径较大的气孔,制件的晶粒更加均匀细密,析出了细小的第二相Al2Cu颗粒。试样的X射线衍射和力学性能分析表明,CMT-PADV模式下的试样晶格参数最小,溶质Cu的含量最高,试样水平方向的抗拉强度与竖直方向的抗拉强度相差小于5 MPa,并且与其他3种模式相比力学性能有明显提高。     

Accelerated corrosion test and corrosion failure distribution model of aircraft structural aluminum alloy

Based on corrosion damage data of 1 0 years for a type of aircraft aluminum alloy, the statistical analysis was conducted by Gumbel, Normal and two parameters Weibull distribution function. The results show that aluminum alloy structural member has the corrosion history of pitting corrosion--intergranular corrosion-exfoliation corrosion, and the maximum corrosion depth is in conformity to normal distribution. The accelerated corrosion test was carried out with the complied equivalent airport accelerated environment spectrum. The corrosion damage failure modes of aluminum alloy structural member indicate that the period of validity of the former protective coating is about 2.5 to 3 years, and that of the novel protective coating is about 4.0 to 4.5 years. The corrosion kinetics law of aluminum spar flange was established by fitting corrosion damage test data. The law indicates two apparent corrosion stages of high strength aluminum alloy section material： pitting corrosion and intergranular corrosion/exfoliation corrosion. The test results agree with the statistical fit result of corrosion data collected from corrosion member in service. The fractional error is 5.8% at the same calendar year. The accelerated corrosion test validates the corrosion kinetics law of aircraft aluminum alloy in service.     

选区激光熔化制备Ti-6Al-4V合金的热处理工艺及力学性能

采用选区激光熔化技术(SLM)制备Ti-6Al-4V合金圆棒试样,通过不同的热处理工艺改善材料的拉伸性能,并对SLM制备的Ti-6Al-4V合金试样开展了高周疲劳性能测试。通过微观组织和疲劳试样断口分析,揭示了显微组织结构与拉伸性能的关系,以及Ti-6Al-4V合金的疲劳裂纹起始源和裂纹扩展机理。结果表明,热处理工艺对SLM成型Ti-6Al-4V合金的力学性能有显著的影响,920 ℃×1 h水冷,随后800 ℃×2 h炉冷的固溶时效热处理制度可以获得较好的综合室温拉伸性能。其室温组织为晶界上分布的α相和晶粒内部片层状分布的α+β相。SLM成型Ti-6Al-4V合金显微组织中的晶界形成与扫描路径相关,热处理过程中α相会优先在扫描分区搭接处析出。与手册锻件的疲劳寿命曲线比较,在同样的最大应力水平下,增材试样的疲劳寿命比锻件的疲劳寿命低,这种降低的趋势随着应力水平的降低而逐步增大。在400 MPa的应力水平下(R=-1),锻件的疲劳寿命已经在2×10⁷水平,增材试样的疲劳寿命依然较低,约为锻件的1%。SLM成型Ti-6Al-4V合金的应力疲劳寿命偏低,是由于试样中存在未熔合缺陷造成。扫描分区搭接处易产生未熔合缺陷,而疲劳裂纹也会沿着这些缺陷扩展。     

时效处理对AlSi9Cu3压铸铝合金组织和力学性能的影响

通过拉伸试验、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了T5时效处理(160 ℃×6 h)后AlSi9Cu3高压铸造(HPDC)铝合金的显微组织、力学性能和拉伸断口形貌。结果表明,AlSi9Cu3高压铸造铝合金试样经过时效处理后,显微组织主要为等轴晶状的初生α-Al、共晶Si相以及析出θ-Al₂Cu相和α-Fe相。析出的平衡相θ-Al₂Cu弥散分布在晶界上,提高了AlSi9Cu3压铸铝合金的强度和硬度。时效处理后,AlSi9Cu3压铸铝合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为375 MPa、258 MPa、4.0%和94 HBW。同时在AlSi9Cu3压铸铝合金的拉伸断口观察到了准解理和少量沿晶断裂特征。     

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。