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关于铝合金3D打印新突破

文章出处:3D打印行业点击次数:作者:admin
     近日,中科大研究团队报道了其在铝合金3D打印技术方面的最新成果,科研人员在对以SLM工艺制备的铝合金样件进行T6 热处理后,发现铝合金的延展性得到了明显提高。通过SLM工艺制得AlSi10Mg铝合金样件,随后进行T6热处理,主要包括在535oC下对样件做固溶处理及158oC下的人工时效处理(10小时),进而对铝合金样件进行力学性能测试和微观组织观测分析。图1展示了SLM工艺制备铝合金样品过程。
图1 SLM工艺过程示意图    (a) 操作参数;(b) 扫描方式;(c) 拉伸、弯曲样品示意图


图2弯曲断口微观形貌图
 
(a) 断口SEM照片;(b) 凹坑分布;(c) 高倍数SEM照片;(d) 氧化区SEM照片;(e) 背散射电子图像;(f)断口形貌。
 
     相比于钢或钛合金,铝合金在采用SLM制备过程中面临三方面的挑战, (a)铝粉对于激光束的高反射率 (b) 高的热传导, (c) 铝元素相对活泼,极易在表面形成一层氧化膜。比如,本研究中所使用的AlSi10Mg 铸件的热传导率就达到113 W/m K,高的热传导率带来的主要麻烦是,由于金属从液态转变为固态冷却非常快,导致凝固后的金属内部有较高的残余应力,从而导致铸件产生内裂纹而严重影响其服役性能。因此人们针对如何提高SLM工艺铝合金的拉伸率、硬度、抗拉强度、疲劳强度方面展开了大量研究。并发现SLM制备AlSi10Mg合金在强度、硬度方面明显超过其他合金,但延展性比较差。并最终通过前文提到的T6热处理能够明显提高AL合金的延展率,从而为该类型铝合金走向实际应用提供了工艺指导。
 
     测试结果表明:热处理前后铝合金样品的致密度变化不大,拉伸强度和弯曲强度有少许下降,降低量分别为19.97%(从 334 MPa 降低到 267.3 MPa)和6.1%,硬度下降了大约20%。但铝合金延展性得到显著提升,其中伸长率提高155% (从3.64% 提升到 9.28%),断裂挠度增加122.9%,表现出了铝合金较好的综合力学性能。这将使3D打印铝合金件具有更广泛的应用价值。图2分别展示了测试样品拉伸断面和弯曲断面的微观形貌。该成果使3D打印技术在铝合金制备方面提供了更多的应用机会。


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