AlSi10Mg Aluminiumlegierungspulver für die additive Fertigung

AlSi10Mg ist eine nahezu euthetische Aluminium-Silizium-Magnesium-Legierung, die wohl das am weitesten verbreitete und bekannteste Aluminiumpulver im Bereich der Metallzusatzstoffherstellung (AM) ist.insbesondere bei Laserpulverbettenfusion (LPBF)Seine Beliebtheit beruht auf einer ausgezeichneten Kombination aus guter Druckfähigkeit, hohem Gewichtsverhältnis, thermischen Eigenschaften und Kosteneffizienz.

Ursprünglich für das traditionelle Gießen entwickelt (wo es als A360 bekannt ist), eignet sich seine Zusammensetzung außergewöhnlich gut für die schnellen Verfestigungseigenschaften des 3D-Drucks, was zu feinen,Stabile Mikrostrukturen und überlegene mechanische Eigenschaften im Vergleich zu seinem gegossenen Gegenstück.

Die Zusammensetzung wird genau kontrolliert, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.

• Ausgezeichnete Druckfähigkeit:Das al-Si-Eutektische System verfügt über einen relativ breiten Gefrierbereich, wodurch Restbelastungen und die Tendenz zum Heißcracken (Stiftschracken) während des LPBF-Prozesses minimiert werden.Dies macht es zu einer der verzeihendsten und zuverlässigsten Aluminiumlegierungen zum Drucken.
• Gute Festigkeit und Härte:In der Form des Druckmaterials bietet es gute mechanische Eigenschaften, jedoch wird sein wahres Potenzial durch die Wärmebehandlung erschlossen (siehe Abschnitt 5).
• Hochwärmeleitfähigkeit:Er weist eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, was ihn für Anwendungen wie Wärmetauscher, Kühlplatten und elektronische Gehäuse geeignet macht.
• Niedrige Dichte (~ 2,67 g/cm3):Bietet ein hohes Stärke-Gewichts-Verhältnis, das für Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Robotikanwendungen von entscheidender Bedeutung ist, bei denen Gewichtsersparnisse von größter Bedeutung sind.
• Gute Korrosionsbeständigkeit:Sie bietet eine gute Korrosionsbeständigkeit, ähnlich wie andere Aluminium-Silizium-Legierungen.

Die Qualität des Pulvers ist ebenso wichtig wie seine chemische Zusammensetzung.

• Partikelgrößenverteilung (PSD):Für Standard-LPBF-Systeme reicht die Auflösung von 15 bis 63 Mikrometer.
• Morphologie:Die Partikel müssen kugelförmig sein, um eine gute Durchflussfähigkeit zu gewährleisten, was für die Schaffung eines gleichmäßigen, dichten Pulverbettschichts nach Schicht unerlässlich ist.die zu Defekten führen.
• Durchflussfähigkeit:Messung durch Hall-Durchflussmesser (z. B. < 35 s/50 g).
• Anscheinende Dichte/Tapdichte:Eine hohe Dichte (> 50% der theoretischen Dichte) deutet auf eine gute Verpackungseffizienz hin, was zu einer höheren Endteildichte führt.
• Niedriger Feuchtigkeits- und Oxidgehalt:Das Pulver muss in einer trockenen, kontrollierten Atmosphäre (oft in einer Argonumgebung) gelagert und behandelt werden, um Oxidation und Wasserstoffansammlung zu verhindern, die Porosität in den gedruckten Teilen verursachen können.

Die schnellen Abkühlgeschwindigkeiten (~10^5 - 10^6 K/s) in LPBF erzeugen eine sehr feine, nicht ausgeglichene Mikrostruktur.Es besteht aus einer übersättigten Aluminiummatrix (α-Al) mit einem extrem feinen zellulären/dendritischen Netzwerk aus SiliziumDiese feine Struktur trägt zur guten "aufgedruckten" Festigkeit bei.

Die Wärmebehandlung dient dazu, die mechanischen Eigenschaften für bestimmte Anwendungen anzupassen.

• Stressentlastung (T1):Eine Niedertemperatur-Riegelung (~ 300 °C für 2 Stunden), um interne Restbelastungen aus dem Bauprozess zu reduzieren, ohne die Mikrostruktur signifikant zu verändern.
• Direktes Altern (T5):Das Teil wird unmittelbar nach dem Drucken künstlich gealtert (z. B. bei 160-180 °C für 4-12 Stunden), wodurch feine Mg2Si-Partikel in der Matrix precipitiert werden.Steigerung der Festigkeit und Härte bei Minimierung der Verzerrung.
• Lösungsmittelwärmebehandlung und Alterung (T6):Das Teil wird bei hoher Temperatur (~520-540°C) gelöscht, gelöscht und anschließend gealtert.Dieser Prozess vergrößert das Siliziumnetzwerk (mindert die Duktilität leicht), maximiert aber die Verhärtung durch Niederschlag, wodurch die höchste Zugfestigkeit und Härte erzielt werden.

AlSi10Mg ist vielseitig und wird in zahlreichen Branchen eingesetzt:

• Luft- und Raumfahrt- Komponenten für Halterungen, Satellitenteile, Drohnenrahmen und nicht strukturelle Kabinenkomponenten.
• Automobilindustrie:Leichtgewichtige Halterungen, Motorkomponenten (z. B. Einlassversorgung), Wärmetauscher und hydraulische Einbauteile.
• Industriezweige:Roboter-End-Effektoren, Geräte, Vorrichtungen und leichte Automatisierungskomponenten.
• Wärmebewirtschaftung:Wärmewerfer, Kälteplatten für Elektronik und Kühlkanäle für Formen (konforme Kühlung).
• Prototypentwicklung:Funktionale Prototypen, die für die Prüfung metallähnliche Eigenschaften benötigen.

• Ausgezeichnete Druckfähigkeit und hohe Erfolgsraten.
• Gute spezifische Festigkeit (Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht).
• Gute thermische Eigenschaften.
• Weit verbreitet und gut dokumentiert.
• Kostenwirksam im Vergleich zu anderen hochleistungsfähigen AM-Legierungen (z. B. Scalmalloy®).

• Moderate Zugfähigkeit:Vor allem bei T6 ist die Verlängerung beim Bruch geringer als bei einigen geschmiedeten Aluminiumlegierungen.
• Nicht für Hochtemperaturanwendungen:Die mechanischen Eigenschaften verschlechtern sich deutlich über ~ 200 °C durch die Grobung der Verstärkungsvorkommen.
• Anisotrope Eigenschaften:Die mechanischen Eigenschaften können sich aufgrund der Schicht-für-Schicht-Natur von AM im vertikalen (Bau-) Verhältnis zur horizontalen Richtung leicht unterscheiden.