扫描方式与预热温度对激光选区熔化制备大尺寸AlSi10Mg合金性能的影响

发布时间：2021-08-07 00:51

　　采用激光选区熔化技术制备大尺寸AlSi10Mg合金试样,研究了扫描方式（棋盘式扫描与均匀扫描）及基板预热温度（80℃和120℃）对AlSi10Mg合金试样显微组织、密度和力学性能等的影响。结果表明:扫描方式是影响试样相对密度、拉伸性能和冲击性能的主要因素,而预热温度主要影响试样的硬度;预热温度80℃、棋盘式扫描方式下试样的相对密度最大（98.69%）,拉伸性能和冲击韧性最好;预热120℃、棋盘式扫描方式下试样的硬度最高（257HV）。 

【文章来源】：机械工程材料. 2017,41(10)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图１ＡｌＳｉ１０Ｍｇ铝合金粉体的ＳＥＭ形貌Ｆｉｇ．１ＳＥＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＡｌＳｉ１０Ｍｇａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｐｏｗｄｅｒ

．０２余图１ＡｌＳｉ１０Ｍｇ铝合金粉体的ＳＥＭ形貌Ｆｉｇ．１ＳＥＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＡｌＳｉ１０Ｍｇａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｐｏｗｄｅｒ采用配备４００Ｗ光纤激光器的ＲｅｎｉｓｈａｗＡＭ２５０的金属熔化增材制造设备来制备ＡｌＳｉ１０Ｍｇ铝合金试样，优化后的成型工艺参数为：热输入４３０Ｊ·ｍ－１，扫描间距０．０７ｍｍ，铺粉层厚度０．０２５ｍｍ，设备成型尺寸为２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×２５０ｍｍ，扫描方式为棋盘式扫描方式与均匀扫描方式，如图２所示。棋盘式扫描方式是将扫描平面划分为多个整齐排列的棋盘格，在每个棋盘格内分布着均匀的扫描迹线，相邻棋盘格间的扫描迹线旋转９０°，相邻层间的整个棋盘格逆时针旋转６７°。均匀扫描方式是在整个扫描平面内进行连续长线扫描，相邻层间的扫描迹线逆时针旋转６７°。ＳＬＭ制备的大尺寸图２棋盘式网格扫描方式与均匀扫描方式的对比Ｆｉｇ．２ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｈｅｓｓｂｏａｒｄｓｃａｎｎｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙａｎｄｍｅａｎｄｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙＡｌＳｉ１０Ｍｇ铝合金试样尺寸为１２０ｍｍ×１００ｍｍ×１１ｍｍ。基板的预热温度分别设定为８０℃与１２０℃。１．２试验方法在大尺寸试样中间截取尺寸为１０ｍｍ×１０ｍｍ×２０ｍｍ的金相试样，分别对试样的顶面（ｘｙ平面）与侧面（ｘｚ平面）进行打磨、抛光与腐蚀处理。腐蚀试剂为Ｋｅｌｌｅｒ溶液，腐蚀时间为３０ｓ，采用蔡司ＡｘｉｏＬａｂ．Ａ１ＰＯＬ型光学显微镜进行显微组织观察。在大尺寸试样中间截取尺寸为１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ

８０℃时，棋盘式扫描与均匀扫描方式下试样的硬度基本相同，分别为１７６ＨＶ和１７０ＨＶ。２．５分析与讨论在ＳＬＭ过程中，熔池沿平行于激光扫描的方向被拉长，而散热方向则与激光运动的方向相反，如图９所示，因此激光的扫描方式主要影响试样的散热方式，进而影响其微观组织及性能。采用预热８０℃、棋盘式扫描时，每个棋盘格均为一个散热单元，散热方向多元化，如图１０所示，这种扫描方式下试样的散热速率较快，内应力较小，缺陷较少，适用于大尺寸试样的制备；同时基板预热温度图９ＳＬＭ过程中的散热示意Ｆｉｇ．９ＨｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｉｎＳＬＭｐｒｏｃｅｓｓ图１０棋盘式扫描下多向散热示意Ｆｉｇ．１０Ｍｕｌｔｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｕｎｄｅｒｃｈｅｓｓｂｏａｒｄｓｃａｎｎｉｎｇ适宜，熔池尺寸较小且呈棋盘格式周期排列，因此试样的相对密度最大、拉伸性能和冲击韧性最好。该试验结果与席明哲等［６］的研究结果一致，席明哲等［６］在研究激光快速制造ＴＡ１５钛合金时发现，棋盘扫描方式可显著细化钛合金的显微组织，与均匀扫描方式制备的试样相比，棋盘式扫描方式下制备的试样具有更好的力学性能。预热８０℃、均匀扫描方式时，试样的整个横截面为散热单元，且散热方向单一，在制备大尺寸试样时易产生较多的缺陷及内应力累积，此方法适用于薄壁件的５６


本文编号：3326822