激光选区熔化成形AlSi10Mg合金的显微组织与力学性能研究
发布时间：2020-12-31 17:44
AlSi10Mg合金具有良好的铸造性能,该合金经固溶和时效处理后可析出Mg2Si相提高强度,常用于铸造形状复杂的中等负荷零件,如气缸体、电机壳体等。然而,采用传统铸造工艺生产形状复杂的AlSi10Mg合金零件,存在模具设计成本高、生产周期长、零件形状受限等问题。本文研究了激光选区熔化成形（SLM）AlSi10Mg合金的工艺参数、显微组织与力学性能,并分析了热处理工艺对其物相分布、显微组织形貌以及力学性能的影响,旨在为SLM成形致密度高、组织性能好、形状复杂的AlSi10Mg合金零件提供理论指导。通过实验确定了SLM成形AlSi10Mg合金的最优工艺参数:激光功率350W,扫描速度1100mm/s,扫描间距150um,铺粉层厚30um,扫描策略为相邻两层之间激光扫描方向呈67°角。揭示了激光能量密度、致密度与粗糙度三者间的关系,激光能量密度越大,致密度越大,但表面粗糙度也随之增大。此外,扫描速度对合金的物相和硬度有较大影响,随着扫描速度增大,合金XRD图谱的Al峰向右偏移,合金的硬度增大;扫描间距对合金的粗糙度有较大影响,随着扫描间距增大,粗糙度先增大后减小。研究了...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-Si二元合金相图
图 1-2 SLM 成形系统示意图[28]Fig.1-2 Schematic diagram of SLM forming system.图 1-3 SLM 成形原理示意图[2]Fig.1-3 Schematic diagram of SLM forming.，SLM 成形件的组织和性能具有以下优点[2]：①致密度高，因为 S氛下采用高能激光束逐点逐线逐面使金属粉末完全熔化，能在最大程孔及夹杂物等缺陷，从而提高金属制件的致密度；②材料晶粒细小，力学性能优异，因为 SLM 成形合金的熔池凝固速率极快，使得合金
图 1-3 SLM 成形原理示意图[2]Fig.1-3 Schematic diagram of SLM forming.因此，SLM 成形件的组织和性能具有以下优点[2]：①致密度高，因为 SLM 成形保护气氛下采用高能激光束逐点逐线逐面使金属粉末完全熔化，能在最大程度上避孔、气孔及夹杂物等缺陷，从而提高金属制件的致密度；②材料晶粒细小，元素分匀；③力学性能优异，因为 SLM 成形合金的熔池凝固速率极快，使得合金元素来析出从而形成固溶强化，同时也抑制了晶粒长大从而形成细晶强化，所以 SLM 成的力学性能优于传统铸件。.3 激光选区熔化成形 AlSi10Mg 合金的研究现状与钛合金和不锈钢等金属相比，铝合金的 SLM 成形研发相对较晚，主要是因为金在高温时易发生氧化（在 600℃条件下，氧分压需要小于 10-50atm 才可以阻止铝
【参考文献】：
期刊论文
[1]时效热处理温度对6082铝合金壳体力学性能的影响[J]. 孙宇. 热加工工艺. 2017(24)
[2]热处理工艺对6082铝合金性能的影响[J]. 冯呈庠,朱德珑,张梅,孙灿. 上海金属. 2017(05)
[3]Al-Si-Cu系铸造铝合金的热处理[J]. 吴双,龚成云,林兆富,黄平,罗敏. 金属热处理. 2017(09)
[4]热处理对A380铝合金组织性能的影响[J]. 赵兴明,赵刚强,李明. 热加工工艺. 2017(16)
[5]热处理工艺对汽车发动机用ADC12铝合金组织与性能的影响[J]. 安红恩,介石磊. 热加工工艺. 2017(14)
[6]3104铝合金板材的热处理工艺研究[J]. 王成英,徐庆华,王向杰. 热加工工艺. 2017(10)
[7]铝合金激光增材制造技术研究现状与展望[J]. 李帅,李崇桂,张群森,孙帅,王恩庭. 轻工机械. 2017(03)
[8]不同热处理对ADC12压铸铝合金组织和力学性能的影响[J]. 赵嵩郢,史一凡. 热加工工艺. 2017(06)
[9]7050铝合金铸锭的热处理[J]. 方洲,刘晓波,陈鹏. 特种铸造及有色合金. 2017(02)
[10]轻合金构件激光增材制造研究现状及其发展[J]. 王霄,王东生,高雪松,沈理达,顾冬冬,田宗军. 应用激光. 2016(04)
博士论文
[1]Al-Si合金的选择性激光熔化工艺参数与性能研究[D]. 王小军.中国地质大学（北京） 2014
[2]铝合金中Mg2Si相演变行为及析出长大机制的研究[D]. 李冲.山东大学 2012
[3]AlSi7Mg合金共晶硅变质规律及其微观机制[D]. 李豹.哈尔滨工业大学 2011
[4]激光烧结铜基合金的关键工艺及基础研究[D]. 顾冬冬.南京航空航天大学 2007
硕士论文
[1]Al-Mg2Si合金中Mg2Si形貌演变及其腐蚀行为研究[D]. 李泽地.天津大学 2016
[2]AlSi10Mg合金粉末的选区激光熔化成形工艺及性能研究[D]. 张文奇.华中科技大学 2015
[3]选区激光熔化AlSi10Mg温度场及应力场数值模拟研究[D]. 李雅莉.南京航空航天大学 2015
[4]Al-Si-（Mg）合金热处理对微观结构与宏观性能的影响[D]. 龙慧池.湖南大学 2013
[5]压铸AlSi10MgMn合金的组织和力学性能研究[D]. 刘学强.华中科技大学 2013
本文编号：2950041
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-Si二元合金相图
图 1-2 SLM 成形系统示意图[28]Fig.1-2 Schematic diagram of SLM forming system.图 1-3 SLM 成形原理示意图[2]Fig.1-3 Schematic diagram of SLM forming.，SLM 成形件的组织和性能具有以下优点[2]：①致密度高，因为 S氛下采用高能激光束逐点逐线逐面使金属粉末完全熔化，能在最大程孔及夹杂物等缺陷，从而提高金属制件的致密度；②材料晶粒细小，力学性能优异，因为 SLM 成形合金的熔池凝固速率极快，使得合金
图 1-3 SLM 成形原理示意图[2]Fig.1-3 Schematic diagram of SLM forming.因此，SLM 成形件的组织和性能具有以下优点[2]：①致密度高，因为 SLM 成形保护气氛下采用高能激光束逐点逐线逐面使金属粉末完全熔化，能在最大程度上避孔、气孔及夹杂物等缺陷，从而提高金属制件的致密度；②材料晶粒细小，元素分匀；③力学性能优异，因为 SLM 成形合金的熔池凝固速率极快，使得合金元素来析出从而形成固溶强化，同时也抑制了晶粒长大从而形成细晶强化，所以 SLM 成的力学性能优于传统铸件。.3 激光选区熔化成形 AlSi10Mg 合金的研究现状与钛合金和不锈钢等金属相比，铝合金的 SLM 成形研发相对较晚，主要是因为金在高温时易发生氧化（在 600℃条件下，氧分压需要小于 10-50atm 才可以阻止铝
【参考文献】：
期刊论文
[1]时效热处理温度对6082铝合金壳体力学性能的影响[J]. 孙宇. 热加工工艺. 2017(24)
[2]热处理工艺对6082铝合金性能的影响[J]. 冯呈庠,朱德珑,张梅,孙灿. 上海金属. 2017(05)
[3]Al-Si-Cu系铸造铝合金的热处理[J]. 吴双,龚成云,林兆富,黄平,罗敏. 金属热处理. 2017(09)
[4]热处理对A380铝合金组织性能的影响[J]. 赵兴明,赵刚强,李明. 热加工工艺. 2017(16)
[5]热处理工艺对汽车发动机用ADC12铝合金组织与性能的影响[J]. 安红恩,介石磊. 热加工工艺. 2017(14)
[6]3104铝合金板材的热处理工艺研究[J]. 王成英,徐庆华,王向杰. 热加工工艺. 2017(10)
[7]铝合金激光增材制造技术研究现状与展望[J]. 李帅,李崇桂,张群森,孙帅,王恩庭. 轻工机械. 2017(03)
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[10]轻合金构件激光增材制造研究现状及其发展[J]. 王霄,王东生,高雪松,沈理达,顾冬冬,田宗军. 应用激光. 2016(04)
博士论文
[1]Al-Si合金的选择性激光熔化工艺参数与性能研究[D]. 王小军.中国地质大学（北京） 2014
[2]铝合金中Mg2Si相演变行为及析出长大机制的研究[D]. 李冲.山东大学 2012
[3]AlSi7Mg合金共晶硅变质规律及其微观机制[D]. 李豹.哈尔滨工业大学 2011
[4]激光烧结铜基合金的关键工艺及基础研究[D]. 顾冬冬.南京航空航天大学 2007
硕士论文
[1]Al-Mg2Si合金中Mg2Si形貌演变及其腐蚀行为研究[D]. 李泽地.天津大学 2016
[2]AlSi10Mg合金粉末的选区激光熔化成形工艺及性能研究[D]. 张文奇.华中科技大学 2015
[3]选区激光熔化AlSi10Mg温度场及应力场数值模拟研究[D]. 李雅莉.南京航空航天大学 2015
[4]Al-Si-（Mg）合金热处理对微观结构与宏观性能的影响[D]. 龙慧池.湖南大学 2013
[5]压铸AlSi10MgMn合金的组织和力学性能研究[D]. 刘学强.华中科技大学 2013
本文编号：2950041
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