激光选区熔化成形铝合金的组织、性能与倾斜面成形质量

发布时间：2020-08-07 19:31

【摘要】：采用优化工艺参数对AlSi10Mg铝合金进行激光选区熔化(SLM)成形,对平行于和垂直于SLM成形方向的显微组织、拉伸性能、冲击性能以及相对密度进行了对比研究;分析了SLM直接成形不同倾斜角度倾斜面的成形质量。结果表明:平行于SLM成形方向的显微组织与垂直于SLM成形方向的在生长方向上存在差异性;沿垂直于SLM成形方向截取试样的平均抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、冲击功分别为364 MPa,303 MPa,6.7%,5.1J,高于平行于SLM成形方向的;当倾斜角度不大于45°时,倾斜面成形质量较好,当倾斜角度大于50°时,倾斜面下表面出现坍塌现象。
【图文】：

为采用气雾化设备生产的ＡｌＳｉ１０Ｍｇ铝合金粉，化学成分见表１；粉体颗粒基本呈球形，粒径范围为２０～６３μｍ，形貌如图１所示。表１ＡｌＳｉ１０Ｍｇ铝合金粉的化学成分（质量分数）Ｔａｂ．１ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＡｌＳｉ１０Ｍｇａｌｌｏｙｐｏｗｄｅｒ（ｍａｓｓ）％ＳｉＭｇＦｅＮＯＴｉＺｎＭｎＮｉＣｕＰｂＳｎＡｌ９．０～１１．００．２５～０．４５＜０．２５＜０．２＜０．２＜０．１５＜０．１＜０．１＜０．０５＜０．０５＜０．０２＜０．０２余图１ＡｌＳｉ１０Ｍｇ铝合金粉体颗粒的微观形貌Ｆｉｇ．１ＭｉｃｒｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＡｌＳｉ１０Ｍｇａｌｌｏｙｐｏｗｄｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓ采用配备有４００Ｗ光纤激光器的ＡＭ２５０型激光选区熔化增材制造设备对铝合金粉进行成形，优化后的工艺参数为：线能量４３０Ｊ·ｍ－１，扫描间距０．０７ｍｍ，铺粉层厚０．０２５ｍｍ。采用棋盘式网格扫描方式，如图２所示，垂直于铺粉层的方向为ＳＬＭ成形方向。图２棋盘式网格扫描方式Ｆｉｇ．２Ｃｈｅｓｓｂｏａｒｄｓｃａｎｎｉｎｇｍｏｄｅ分别成形了外形尺寸为７５ｍｍ×６０ｍｍ×１５ｍｍ的长方体试样和不同倾斜角度的倾斜面试样，长方体试样的长度方向分别平行于和垂直于ＳＬＭ成形方向。倾斜面试样如图３所示，倾斜角α分别为０°，２０°，３０°，４０°，４５°，５０°，５５°，６０°，６５°。图３倾斜面试样的形状和尺寸Ｆｉｇ．３Ｓｈａｐｅａｎｄｓｉｚｅｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｗｉｔｈｉｎｃｌｉｎｅｄｐｌａｎｅ１．２试验方法在长方体试样上分别截取尺寸

．２５～０．４５＜０．２５＜０．２＜０．２＜０．１５＜０．１＜０．１＜０．０５＜０．０５＜０．０２＜０．０２余图１ＡｌＳｉ１０Ｍｇ铝合金粉体颗粒的微观形貌Ｆｉｇ．１ＭｉｃｒｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＡｌＳｉ１０Ｍｇａｌｌｏｙｐｏｗｄｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓ采用配备有４００Ｗ光纤激光器的ＡＭ２５０型激光选区熔化增材制造设备对铝合金粉进行成形，优化后的工艺参数为：线能量４３０Ｊ·ｍ－１，扫描间距０．０７ｍｍ，铺粉层厚０．０２５ｍｍ。采用棋盘式网格扫描方式，如图２所示，垂直于铺粉层的方向为ＳＬＭ成形方向。图２棋盘式网格扫描方式Ｆｉｇ．２Ｃｈｅｓｓｂｏａｒｄｓｃａｎｎｉｎｇｍｏｄｅ分别成形了外形尺寸为７５ｍｍ×６０ｍｍ×１５ｍｍ的长方体试样和不同倾斜角度的倾斜面试样，长方体试样的长度方向分别平行于和垂直于ＳＬＭ成形方向。倾斜面试样如图３所示，倾斜角α分别为０°，２０°，３０°，４０°，４５°，５０°，５５°，６０°，６５°。图３倾斜面试样的形状和尺寸Ｆｉｇ．３Ｓｈａｐｅａｎｄｓｉｚｅｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｗｉｔｈｉｎｃｌｉｎｅｄｐｌａｎｅ１．２试验方法在长方体试样上分别截取尺寸为１０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍ的金相试样和密度测试试样，其１０ｍｍ×１０ｍｍ平面分别平行于、垂直于ＳＬＭ成形方向，利用ＯＢＳＥＲＶＥＲ．Ｄ１ｍ型光学显微镜（ＯＭ）观察其显微组织；采用排水法测试试样的密度以及相对密度。图４拉伸试样的形状和尺寸Ｆｉｇ．４Ｓｈａｐｅａｎｄｓｉｚｅｏｆｔｅｎｓｉｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎ在长方体试样上截取尺寸如图４所示的拉伸

Ｍ２５０型激光选区熔化增材制造设备对铝合金粉进行成形，优化后的工艺参数为：线能量４３０Ｊ·ｍ－１，扫描间距０．０７ｍｍ，铺粉层厚０．０２５ｍｍ。采用棋盘式网格扫描方式，如图２所示，垂直于铺粉层的方向为ＳＬＭ成形方向。图２棋盘式网格扫描方式Ｆｉｇ．２Ｃｈｅｓｓｂｏａｒｄｓｃａｎｎｉｎｇｍｏｄｅ分别成形了外形尺寸为７５ｍｍ×６０ｍｍ×１５ｍｍ的长方体试样和不同倾斜角度的倾斜面试样，长方体试样的长度方向分别平行于和垂直于ＳＬＭ成形方向。倾斜面试样如图３所示，倾斜角α分别为０°，２０°，３０°，４０°，４５°，５０°，５５°，６０°，６５°。图３倾斜面试样的形状和尺寸Ｆｉｇ．３Ｓｈａｐｅａｎｄｓｉｚｅｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｗｉｔｈｉｎｃｌｉｎｅｄｐｌａｎｅ１．２试验方法在长方体试样上分别截取尺寸为１０ｍｍ×１０ｍｍ×８ｍｍ的金相试样和密度测试试样，其１０ｍｍ×１０ｍｍ平面分别平行于、垂直于ＳＬＭ成形方向，利用ＯＢＳＥＲＶＥＲ．Ｄ１ｍ型光学显微镜（ＯＭ）观察其显微组织；采用排水法测试试样的密度以及相对密度。图４拉伸试样的形状和尺寸Ｆｉｇ．４Ｓｈａｐｅａｎｄｓｉｚｅｏｆｔｅｎｓｉｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎ在长方体试样上截取尺寸如图４所示的拉伸试样，根据ＧＢ／Ｔ２２８－２００２，在ＣＭＴ５３０５型万能试验机上进行拉伸试验，拉伸速度为１ｍｍ·ｓ－１。在长方体试样上截取Ｖ型缺口冲击试样，根据ＧＢ／Ｔ２２９－７８

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号：2784425