中国激光, 2018, 45 (7): 0702003, 网络出版: 2018-09-11   

选区激光熔化成形AlSi10Mg组织与拉伸性能的各向异性研究 下载: 1721次

Anisotropy of Microstructure and Tensile Properties of AlSi10Mg Formed by Selective Laser Melting
作者单位
中国航发控制系统研究所3D使能研发技术联合实验室, 江苏 无锡 214063
图 & 表

图 1. AlSi10Mg粉末材料的SEM形貌

Fig. 1. SEM image of AlSi10Mg powder

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图 2. (a)基于粉末床的SLM技术示意图;(b) EOS M290选区激光熔化设备

Fig. 2. (a) Schematic drawing of SLM technology based on powder bed; (b) SLM equipment of EOS M290

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图 3. (a) SLM成形AlSi10Mg块状试样;(b)拉伸试样的尺寸;(c) SLM成形AlSi10Mg拉伸试样

Fig. 3. (a) AlSi10Mg cubic sample formed by SLM; (b) size of tensile sample; (c) AlSi10Mg tensile samples formed by SLM

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图 4. (a) SLM成形AiSi10Mg合金块状试样显微组织的三维形貌,图中红色虚线为扫描路径示意图;(b)~(c) A面、B面、C面组织的放大形貌,红色虚线为熔道边界

Fig. 4. (a) Three-dimensional microstructure image of AlSi10Mg cubical sample formed by SLM, the red dashed lines show the scanning strategy; (b)-(c) enlarged morphology of A, B, C surfaces, the red dashed lines show the boundary of melt pool

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图 5. Al-Si二元共晶相图(红线为Al-10Si的凝固路径与相转变过程)[20]

Fig. 5. Phase diagram of aluminum-silicon (the red dashed line shows the solidification path and phase transformation of Al-10Si)[20]

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图 6. SLM成形AiSi10Mg合金熔池固-液界面推进示意图

Fig. 6. Schematic drawing of solid-liquid interface of SLM formed AlSi10Mg alloy melt pool

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图 7. SLM成形AiSi10Mg合金熔池中的胞状晶区与树枝状晶区

Fig. 7. Cellular and dendrite zones in SLM formed AlSi10Mg melt pool

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图 8. SLM成形AlSi10Mg块状试样A面组织的SEM形貌及各区域放大图(白色虚线为熔池边界,白色箭头示意方向为树枝晶生长方向)

Fig. 8. SEM morphology of A plane of cubical AlSi10Mg sample formed by SLM (the white dashed line shows the boundary of melt pool and the white arrows present the growth direction of dendrites)

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图 9. SLM成形AlSi10Mg块状试样C面组织的SEM形貌

Fig. 9. SEM morphology of C plane of cubical AlSi10Mg sample formed by SLM

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图 10. SLM成形AiSi10Mg合金熔池不同区域Al-Si共晶组织的形态演化示意图

Fig. 10. Schematic of morphological evolution of Al-Si eutectic structure in different zones of melt pool in SLM formed AlSi10Mg

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图 11. SLM成形AlSi10Mg合金横向、纵向试样的室温拉伸性能。(a)强度;(b)延伸率

Fig. 11. Room temperature tensile properties of SLM formed AlSi10Mg alloy in transverse and longitudinal directions. (a) Strength; (b) elongation

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图 12. SLM成形AlSi10Mg合金室温拉伸断口的SEM形貌。 (a)~(c)纵向试样;(d)~(f)横向试样

Fig. 12. SEM tensile fractures of SLM formed AlSi10Mg alloy at room temperature. (a)-(c) Longitudinal sample; (d)-(f) transverse sample

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图 13. SLM成形AlSi10Mg合金室温拉伸过程裂纹形成示意图

Fig. 13. Crack formation of SLM formed AlSi10Mg alloy in tensile process at room temperature

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表 1AlSi10Mg粉末的化学成分

Table1. Chemical composition of AlSi10Mg powder%

AlSiCuZnMnMgFeTiNiSn
Balance10.720.00680.00370.0150.30.170.00830.0030.00013

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表 2SLM成形过程工艺参数

Table2. Processing parameters used in SLM

Laser power /WSpot diameter /mmLayer thickness /μmScanning speed /(mm·s-1)Hatching space /mm
3700.13010000.19

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表 3SLM成形AiSi10Mg合金横、纵向试样及压铸合金的拉伸结果

Table3. Tensile results of SLM formed AlSi10Mg alloy sample in longitudinal and transverse directions and die-casting alloy sample

ItemYield strength /MPaTensile strength /MPaElongation /%
Longitudinal 1289.55±4.2322.30±5.58.33±0.52
Longitudinal 2285.02±3.5327.53±2.65.40±0.46
Longitudinal 3295.82±4.5333.80±3.77.49±0.24
Average290.13±4.1327.88±3.97.07±0.41
Transverse 1274.99±5.7322.69±3.613.00±0.13
Transverse 2276.94±5.8318.80±6.614.03±0.25
Transverse 3268.61±5.3324.44±4.213.53±0.35
Average273.51±5.6321.98±4.813.52±0.24
Die cast-A360[10]1753203.0

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侯伟, 陈静, 储松林, 王修专, 杨志逸, 张毓祺, 滕伟斌. 选区激光熔化成形AlSi10Mg组织与拉伸性能的各向异性研究[J]. 中国激光, 2018, 45(7): 0702003. Wei Hou, Jing Chen, Songlin Chu, Xiuzhuan Wang, Zhiyi Yang, Yuqi Zhang, Weibin Teng. Anisotropy of Microstructure and Tensile Properties of AlSi10Mg Formed by Selective Laser Melting[J]. Chinese Journal of Lasers, 2018, 45(7): 0702003.

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