Poudre d'alliage d'aluminium AlSi10Mg pour la fabrication additive

L'AlSi10Mg est un alliage d'aluminium-silicium-magnésium quasi-eutectique qui est sans doute la poudre d'aluminium la plus largement utilisée et la mieux comprise dans le domaine de la fabrication d'additifs métalliques (AM),en particulier dans les procédés de fusion au laser en poudre (LPBF)Sa popularité découle d'une excellente combinaison de bonne imprimable, d'un rapport résistance/poids élevé, de propriétés thermiques et de rentabilité.

Développé à l'origine pour la coulée traditionnelle (où il est connu sous le nom de A360), sa composition est exceptionnellement bien adaptée aux caractéristiques de solidification rapide de l'impression 3D, résultant en desdes microstructures stables et des propriétés mécaniques supérieures à celles de sa contrepartie en fonte.

La composition est contrôlée avec précision pour assurer une performance optimale.

• Excellente capacité d'impression:Le système eutectique Al-Si a une plage de congélation relativement large, ce qui minimise les contraintes résiduelles et la tendance à la fissuration à chaud (craquage de solidification) pendant le processus LPBF.Cela en fait l'un des alliages d'aluminium les plus indulgents et fiables à imprimer.
• Bonne résistance et dureté:Dans l'état "imprimé", il offre de bonnes propriétés mécaniques, mais son véritable potentiel est libéré par traitement thermique (voir section 5).
• Conductivité thermique élevée:Il présente une bonne conductivité thermique, ce qui le rend approprié pour des applications telles que les échangeurs de chaleur, les plaques de refroidissement et les boîtiers électroniques.
• Faible densité (~ 2,67 g/cm3):Fournit un rapport résistance/poids élevé, ce qui est essentiel pour les applications aérospatiales, automobiles et robotiques où l'économie de poids est primordiale.
• Une bonne résistance à la corrosion:Offre une résistance respectable à la corrosion atmosphérique, similaire à d'autres alliages d'aluminium et de silicium.

La qualité de la poudre est aussi importante que sa composition chimique.

• Distribution de la taille des particules (PSD):Il est généralement compris entre 15 et 63 microns pour les systèmes LPBF standard.
• Morphologie:Les particules doivent être sphériques pour assurer une bonne fluidité, ce qui est essentiel pour créer une couche de lit de poudre uniforme et dense couche après couche.entraînant des défauts.
• Fluidité:Mesurée par débitmètre Hall (par exemple, < 35 s/50g).
• Densité apparente/Densité du robinet:Une densité élevée (> 50% de la densité théorique) indique une bonne efficacité d'emballage, ce qui conduit à une densité finale plus élevée.
• Faible teneur en eau et en oxydes:La poudre doit être stockée et manipulée dans une atmosphère sèche et contrôlée (souvent dans un environnement argonique) afin d'éviter l'oxydation et la capture de l'hydrogène, ce qui peut provoquer une porosité dans les pièces imprimées.

Les vitesses de refroidissement rapides (~10^5 - 10^6 K/s) dans LPBF créent une microstructure très fine, non en équilibre.Il est constitué d'une matrice d'aluminium sursaturé (α-Al) avec un réseau cellulaire/dendritique extrêmement fin de siliciumCette structure fine contribue à la bonne résistance "imprimée".

Le traitement thermique est utilisé pour adapter les propriétés mécaniques à des applications spécifiques.

• Réduction du stress (T1):Un anneau à basse température (~ 300 °C pendant 2 heures) pour réduire les contraintes résiduelles internes du processus de fabrication sans modifier significativement la microstructure.
• Vieillissement direct (T5):La pièce est vieillissante artificiellement (par exemple, à 160-180 °C pendant 4-12 heures) immédiatement après l'impression.augmentation de la résistance et de la dureté tout en minimisant la distorsion.
• Traitement thermique par solution et vieillissement (T6):Il s'agit du traitement le plus courant pour une résistance maximale. La pièce est soluté à haute température (~ 520-540 ° C), éteint, puis vieilli.Ce procédé rugueuse le réseau de silicium (réduire légèrement la ductilité), mais maximise le durcissement par précipitation, donnant la plus haute résistance à la traction et la dureté.

AlSi10Mg est polyvalent et utilisé dans de nombreuses industries:

• Aérospatiale:Les composants de support, les composants de satellite, les cadres de drones et les composants non structurels de la cabine.
• Automobile:Des supports légers, des composants du moteur (p. ex. collecteurs d'admission), des échangeurs de chaleur et des raccords hydrauliques personnalisés.
• Pour l'industrie:Les effets de finition robotiques, les joints, les appareils et les composants d'automatisation légers.
• Gestion thermique:Les dissipateurs de chaleur, les plaques de refroidissement pour les appareils électroniques et les canaux de refroidissement pour les moules (refroidissement conforme).
• Prototypage:Prototypes fonctionnels nécessitant des propriétés similaires à celles du métal pour les essais.

• Excellente capacité d'impression et taux de réussite élevés.
• Une bonne résistance spécifique (ratio résistance/poids).
• Propriétés thermiques favorables.
• Largement disponible et bien documenté.
• Coût-efficacité par rapport à d'autres alliages AM de haute performance (par exemple, Scalmalloy®).

• Ductilité modérée:Surtout dans la condition T6, l'allongement à la rupture est inférieur à celui de certains alliages d'aluminium forgé.
• Pas pour les applications à haute température:Les propriétés mécaniques se dégradent sensiblement au-dessus de ~ 200 °C en raison du grossièreté des précipités de renforcement.
• Propriétés anisotropiques:Les propriétés mécaniques peuvent être légèrement différentes dans la direction verticale (construction) par rapport à la direction horizontale en raison de la nature couche par couche de l'AM.