激光选区熔化成形AlSi10Mg合金构件致密度和力学性能研究

研究了激光功率、扫描速度和扫描间距对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金试块致密度的影响,并采用固溶时效工艺对拉伸试样进行热处理,分析了热处理对力学性能的影响规律。结果表明,激光功率对SLM成形AlSi10Mg合金的致密度影响较大;试件的横向抗拉强度略低于纵向,但屈服强度略高,且横向伸长率显著高于纵向。热处理后的SLM成形AlSi10Mg合金构件横向与纵向力学性能相当,均优于AlSi10Mg合金典型拉伸性能。     

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。     

Sc元素对激光选区熔化TiB2/AlSi10Mg复合材料组织和性能的影响

采用稀土元素Sc对激光选区熔化TiB₂/AlSi10Mg复合材料进行变质处理,借助场发射扫描电镜、电子探针显微分析仪、显微硬度计以及电子万能试验机等,分别研究了添加Sc元素和固溶时效热处理对复合材料显微组织、密度和力学性能的影响。结果表明:与TiB₂/AlSi10Mg复合材料相比,Sc元素的加入可以进一步细化Al-Si共晶,产生细晶强化和弥散强化作用,TiB₂/AlSi10MgSc复合材料的抗拉强度和显微硬度分别提升了56.7 MPa (14.4%) 和15.3 HV0.1 (11.3%)。激光选区熔化TiB₂/AlSi10MgSc复合材料的硬度和强度随着固溶温度升高而逐渐降低,但伸长率得到明显改善。     

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。     

工艺参数对SLM成形AlSi10Mg合金组织与硬度的影响

利用选区激光熔化技术(SLM)成形AlSi10Mg合金,研究工艺参数对合金组织与性能的影响.发现随着激光功率的增大,Al(111)峰向右发生了偏移,这是因为SLM成形过程中,Si原子固溶进了Al基体中,发生了晶格畸变.而较大或较小的激光功率和扫描速度对SLM成形的AlSi10Mg合金组织和性能有显著的影响.激光功率较大...     

固溶处理对选区激光熔化AlSi10Mg合金激光焊孔隙缺陷的影响

针对选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金焊接过程中氢气孔敏感性高的问题,采用固溶脱氢与真空固溶脱氢的方法对比了脱氢处理对合金激光焊接接头孔隙缺陷的影响,分析了不同状态下激光焊焊缝气孔分布、组织演变及力学行为。结果表明,固溶处理能够有效减少选区激光熔化成形AlSi10Mg铝合金激光焊焊缝气孔率,且真空固溶处理效果最好,气孔率从沉积态激光焊接焊缝的2.64%降到真空固溶态焊缝的0.14%;通过对接头组织的演变与基板物相形态、成分的变化分析阐述了孔隙出现的原因,揭示了真空热处理是解决由于基板中预先存在的较高含量的氢导致焊缝氢气孔形成的有效方法。固溶后母材硬度明显下降,各试板焊缝的平均硬度为80HV,较为一致;固溶态试板焊接接头抗拉强度为143MPa,低于沉积态接头,但延伸率增加到了24%,表现为韧性断裂特征。     

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。     

热处理对选区激光熔化GH3230显微组织及高温拉伸力学性能的影响

为有效提高GH3230高温合金的综合高温力学性能,本文利用选区激光熔化技术成形了GH3230试样,按照优化的热处理制度做了固溶处理。分析了固溶处理前后合金的显微组织结构,测试了合金的高温拉伸力学性能,研究了析出碳化物的形态和分布对高温拉伸力学性能的影响规律,探讨了高温拉伸断裂机制。结果表明：选区激光熔化GH3230合金显微组织由生长方向与材料堆积方向一致的单一γ固溶体柱状晶构成。固溶处理后,沿γ固溶体柱状晶晶界析出了呈链状分布的M₆C型碳化物颗粒,在柱状晶内部析出了弥散分布的M₆C型超细碳化物颗粒,柱状晶变粗,晶粒取向差异减小,出现向等轴晶转变的趋势;高温拉伸力学性能各向异性程度减弱,由于显微组织仍为具有定向凝固特征的柱状晶组织,不同方向的高温拉伸力学性能仍在差异;纵向及横向高温拉伸断裂机制均为沿晶韧性断裂。     

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铝合金选区激光熔化热行为的数值研究

利用ANSYS有限元分析软件建立了选区激光熔化(SLM)的单层多道的三维温度场有限元模型,针对AlSi10Mg铝合金材料进行模拟,研究了扫描速度对AlSi10Mg铝合金选区激光熔化热行为的影响。结果表明:随扫描时间的增加,由于前一扫描道对后一扫描道的热积累效应,后一扫描道上监测点的熔池温度越来越高,尺寸越来越大。随扫描速度的增加,同一监测点的熔池最高温度、尺寸和液相存在时间都逐渐减小,熔池沿扫描方向和垂直扫描方向的温度梯度略微增大。试验结果与数值模拟结果吻合良好。     

时效温度对选区激光熔化高强AlSiMg1.4合金组织和力学性能的影响

研究了时效温度对选区激光熔化成形高Mg含量AlSiMg1.4合金组织和力学性能的影响。结果表明：SLM沉积态样品具有典型的熔池状显微组织,熔池内部为贯穿的柱状晶,熔池边界为等轴晶,晶粒内部存在胞状亚结构。Mg含量的增加有效提升了合金α(Al)基体中Mg的固溶量,有利于沉积态AlSiMg1.4样品中Mg-Si团簇的形成及直接时效样品中Mg-Si纳米强化相的析出,从而有效提升了合金的强度。样品经150℃直接时效处理2 h后,其屈服强度和抗拉强度分别超过320 MPa和530 MPa,优于传统SLM成形AlSi-Mg合金。由于不同沉积方向上熔道分布和胞状亚结构尺寸的不同,导致沉积态样品和150℃时效态样品具有明显的力学性能各向异性。当时效温度增加至300℃和400℃时,由于不同沉积方向样品的显微组织逐渐趋同,使得样品的力学性能各向异性逐渐消失,但网格状富Si组织的分解导致样品的强度大幅降低。     

AlSi10Mg合金选区激光熔化成形参数的选择

选区激光熔化成形技术常用于复杂构件的制造,其成形件的力学性能甚至优于热处理后传统铸造件的。在选区激光熔化成形过程中,易出现球化等缺陷,会降低零件的致密度和力学性能,进而影响产品的使用。以AlSi10Mg合金为例,从材料、设备及工艺等参数选择的角度对如何减少合金选区激光熔化成形件球化现象、提高致密度进行了分析。结果表明,氧含量低和粒度小的粉末颗粒可减少球化现象,选择合适的工艺参数,可提高零件的致密度。     

2024铝合金粉末选区激光熔化成形工艺研究

采用自主研发的金属增材制造设备对2024铝合金粉末进行了选区激光熔化成形,研究了不同工艺参数下该合金的显微组织及室温拉伸性能。结果表明,激光功率为260 W,扫描速度900 mm/s,扫描间隔0.12 mm时,2024铝合金显微组织细小,结构致密,抗拉强度为372 MPa,伸长率为6.1%,具有较高的室温力学性能。     

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。     

热处理对铝铜镁合金组织与性能的影响

对Al-4.3Cu-0.8Mg合金进行不同的热处理,通过显微组织观察、力学性能检测及断口形貌分析,对Al-Cu-Mg合金硬度和冲击韧度进行了研究。结果表明:对合金进行固溶+时效处理,可明显细化合金组织,提高合金的硬度和韧性;Al-4.3Cu-0.8Mg合金经525℃固溶8 h+190℃时效10 h处理后,硬度可达最高;经505℃固溶6 h+180℃时效8 h处理后,冲击韧度最好。     

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...     

稀土元素La对Al-10Mg合金组织及力学性能的影响

研究了稀土元素La对Al-10Mg合金铸态及固溶处理态显微组织及力学性能的影响。结果表明,La的加入使Al-10Mg合金晶粒组织细化,同时析出Al11La3化合物。经固溶处理后,Al3Mg2相溶解。随La添加量的增加,合金铸态和固溶处理态的力学性能呈先增后降的趋势。添加0.35%的La及435℃×15 h的固溶处理可显著提高Al-10Mg合金的力学性能。     

新型飞机用铝合金薄壁件的选区激光熔化成形研究

高效率、短流程、一体化成形复杂金属件对新型飞机结构优化、成本降低具有重要意义。针对飞机用复杂薄壁零件开展选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形AlSi10Mg合金设计优化和工艺研究,讨论了激光功率、扫描间距、保护气氛和热处理温度对成形质量的影响。结果表明,在较优工艺参数下,SLM成形AlSi10Mg合金组织致密,孔洞少,沉积态室温拉伸性能相较于铸件有明显提高;零件内部与表面质量良好,热处理后零件侧壁各方向尺寸与设计值正负偏差在0.2 mm以内,满足新型飞机复杂零件装配设计要求。     

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%。     

喷砂对激光选区熔化AlSi10Mg合金片螺栓连接件性能影响

采用喷砂工艺对激光熔化成形AlSi10Mg合金片螺栓连接件进行表面处理,对比观察试件喷砂处理前后的表面状态,并从静力拉伸和疲劳性能两个方面研究喷砂对AlSi10Mg合金片螺栓连接件的影响。试验结果表明,喷砂处理提升了激光熔化成形AlSi10Mg合金试件表面的粗糙度,且喷砂处理可以有效改善激光熔化成形AlSi10Mg合金试件的疲劳性能,降低疲劳寿命的分散程度。