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。     

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。     

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...     

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。     

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...     

AlSi10Mg粉末激光选区熔化残余应力场数值模拟

使用有限元法对AlSi10Mg激光选区熔化残余应力场进行模拟。建立有限元传热模型,将激光热源视为三维高斯体热源,实现在粉床上的移动加载,分别从材料的粉末态与实体态两种单元属性出发,考虑热物性参数和激光能量吸收率随温度变化的特性,进行间接热-应力耦合分析,重点研究激光功率、扫描速度及基板预热温度对残余应力场的影响规律。结果表明:残余应力最大值出现在基板与粉床接触位置,且y向残余应力(平行扫描方向)大于x向残余应力(垂直扫描方向);Von Mises等效应力和y向残余应力随激光功率的增大逐渐增大;随扫描速度的增大逐渐减小;随基板预热温度的升高逐渐降低。     

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。     

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...     

搅拌摩擦加工对选区激光熔化AlSi10Mg合金纳米力学行为的影响

使用搅拌摩擦加工(FSP)技术对选区激光熔化制备的AlSi10Mg合金进行表面改性,采用循环纳米压痕技术研究了循环载荷下FSP对材料的纳米力学行为的影响.结果 表明,FSP可以显著改善SLM-AlSi10Mg合金的组织均匀性,使得晶粒转变为更为细小的等轴晶晶粒,降低其弹性模量和接触硬度.随着循环次数的增加,材料的接触硬...     

粉末粒径对AlSi10Mg合金选区激光熔化成形的影响EI北大核心CSCD

通过模拟仿真与实验结合研究粉末粒径对选区激光熔化(SLM)可加工性的影响。以3种粒径AlSi10Mg粉末为对象,基于离散元和流体力学数值模拟方法研究SLM铺粉和粉末熔化/凝固介观行为,并对成形样品进行宏观成形质量检测。结果表明,铺粉过程中,粒径小于20μm的粉末剧烈团聚形成大量空隙,粒径大于53μm粉末易形成少量大的空隙,中等粒径粉末床相对密度比细粒径和大粒径分别高7.69%和3.17%。单层粉末床熔融时,铺粉质量不均匀,细粒径与粗粒径熔道不规则。但经历多层熔化后,细粒径熔道缺陷部分缓解。随着粒径的增加,熔道表面平整度下降,细粒径粉末样品存在较多孔隙,粗粒径粉末存在少量未熔合缺陷。中等粒径粉末SLM可加工性最好,样品相对密度达到99.8%,比细粒径和粗粒径分别高1.4%和0.4%。     

热处理前后选区激光熔化Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织的演变

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和透射电子显微镜等测试方法,表征了热处理前后Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金微观组织的结构,并测试了合金的硬度。结果表明：沉积态合金组织主要由α-Al、Al₆Mn和初生Al₃Sc组成。SLM成形的合金熔池组织呈鱼鳞状,熔池内靠近熔合线附近形成了大量细小的等轴晶,平均晶粒尺寸约为0.57μm,熔池心部则由柱状晶组成,柱状晶的平均宽度约为0.48μm。棒状Al₆Mn主要沿晶界分布,少量颗粒状的初生Al₃Sc存在于晶粒内部,这表明初生Al₃Sc可以作为异质形核质点,细化α-Al基体。热处理后,熔池内部等轴晶尺寸及柱状晶宽度均有所增大,组织中析出了大量细小弥散的二次Al₃Sc颗粒。硬度测试结果表明,随着时效时间的延长,各温度条件下合金的硬度值呈先升高后降低的趋势,相比于沉积态合金的硬度,在325℃、180 min时效热处理后合金的硬度提高了30%左右,达到...     

Corrosion Behavior of Selective Laser Melted AlSi10Mg Alloy in NaCl Solution and Its Dependence on Heat Treatment

This work investigates the corrosion behavior of AlSi10Mg alloy produced by selective laser melting (SLM) and the counterparts heat-treated at 450-550 °C in 3.5 wt% NaCl solution. Electrochemical measurements and weight loss tests together with microstructural characterizations were conducted. The SLM-produced alloy displays a microstructure with a continuous network of Si particles, exhibiting superior corrosion behavior. After heat treatment, the Si particles are coarsened and isolated and Al matrix dissolves into their surrounding area, thereby degrading the corrosion resistance properties. Therefore, the corrosion resistance of AlSi10Mg alloy degrades with increasing the heat treatment temperature.     

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。     

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。     

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。     

激光选区熔化TC4合金工艺优化及退火处理对显微组织的影响研究

激光选区熔化技术是制备复杂钛结构的重要加工方式,而热处理是必要的后处理手段.首先利用激光选区熔化设备打印TC4合金块体结构,以激光功率、扫描速度及扫描间距为优化对象,以致密度为优化目标开展正交试验,得到成形工艺参数对致密度的影响排序及最优工艺参数.然后对最优工艺参数下的成形样件分别进行消除应力退火处理与完全退火处理,发...     

选区激光熔化成形工艺对2024铝合金组织性能的影响

采用选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术成形了2024铝合金,研究了扫描间隔对显微组织及室温力学性能的影响。结果表明:扫描间隔0.12 mm时,2024铝合金显微组织细小,硬度达124 HB,抗拉强度为372 MPa,具有较高的室温力学性能。     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α''相。退火后,晶内的针状α''相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

选区激光熔化成形Inconel 718合金孔隙缺陷的研究

目的 研究选区激光熔化成形Inconel 718合金的孔隙缺陷,对缺陷进行科学分类并探究其形成机制,建立熔池溅射特征与缺陷形貌的对应关系,优化工艺参数,抑制缺陷产生。方法 采用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱仪（EDX）分别对Inconel 718粉末的显微组织和化学成分进行观测,使用数字视频显微镜分析成形件内部缺陷,利用高速摄像机拍摄金属液滴的动态飞溅过程,并定量分析溅射特征参数。结果 随着激光功率的增大,能量密度升高,总的溅射数量增大,孔隙数量增多;当扫描速度增大时,能量密度降低,总的溅射面积减小,孔隙尺寸变小。当缺陷的圆度Circ≥0.731或纵横比AR≤1.368时,缺陷形貌由不规则向规则演变。当能量密度E=95.24 J/mm3时,相对致密度达到99.94%。经测量,所有样品的孔隙率和孔隙尺寸的平均值分别为2.249%和2.774 μm2。结论 孔隙缺陷可分为不规则的匙孔缺陷和规则的气孔缺陷两类,存在发生演变的圆度/纵横比门槛值。熔池震荡引起溅射特征变化,对应产生不同形貌特征的缺陷。减小激光功率和增大扫描速度可降低能量密度,使熔池震荡程度减弱,从而抑制缺陷产生,提高成形件的相对致密度。