AlSi10Mg合金粉末的选区激光熔化成形工艺及性能研究

发布时间：2017-11-14 16:21

  本文关键词：AlSi10Mg合金粉末的选区激光熔化成形工艺及性能研究

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【摘要】：AlSi10Mg具有流动性好、气密性好、收缩率小和热裂倾向小等优点,具有良好的铸造性能,在工业界应用广泛。随着轻量化的强烈需求,铝合金零件的形状和结构越来越复杂,传统的铸造技术已经不能满足需求。选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形技术利用高能激光束为热源,可以从三维CAD模型和金属粉末直接制造具有复杂形状的高性能高精度零件。本文对AlSi10Mg合金粉末的选区激光熔化成形工艺和性能进行了研究,实现了致密、性能良好的成形。论文的主要研究内容和结果如下:(1)论文首先研究了AlSi10Mg合金粉末的选区激光熔化成形的工艺参数对成形质量的影响及规律,得到了成形质量较好的工艺窗口。发现在其他工艺参数一定的情况下,扫描速度的增加会使成形试样致密度降低;为了得到高致密度、高成形精度的试样,应选择小的扫描间距和层厚,但在一定范围内,扫描间距和层厚对成形试样致密度的影响不是很大。优化的工艺窗口为:激光功率200W,扫描速度50~150mm/s,扫描间距0.07~0.09mm,层厚20~40μm。(2)其次,论文对SLM成形AlSi10Mg试样的显微组织及力学性能进行了表征,SLM成形AlSi10Mg试样的显微组织为Si在Al中形成过饱和固溶体,晶粒非常细小,α-Al基体相尺寸在1μm左右。试样的显微组织并不是完全均匀的,可分为细晶区(中心区域)、热影响区和粗晶区(重熔区域)。但是元素分布均匀,无宏观偏析。SLM成形AlSi10Mg试样中同时存在固溶强化和细晶强化两种强化机制,其抗拉强度远高于传统铸造,沉积态下,极限抗拉强度和屈服强度可达507~518MPa和322~331MPa,较同种材料铸造标准分别高出63.4%和94.7%,延伸率为4.5%,略高于铸造标准。(3)最后,论文分析了退火热处理工艺对SLM成形AlSi10Mg试样的组织及性能的影响。发现退火工艺对SLM成形AlSi10Mg试样的组织及性能有着重要的影响。随着退火温度的提高,Al基体中过饱和的Si逐渐析出,α-Al的晶格常数变大,析出的Si逐渐聚集并长大,在300°C和2h退火工艺下,原本均匀分布的颗粒状Si聚集长大为针状,使得试样的强度下降,延伸率升高。经300°C和2h退火后,试样的极限抗拉强度和屈服强度分别为367MPa、242MPa,而延伸率则达到9.5%,为沉积态试样的2倍多。同时,由于Si的析出,使得热处理后SLM成形AlSi10Mg试样的显微硬度为88±5HV,大大低于沉积态的显微硬度119±10HV。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG665;TG146.21

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本文编号：1186137