AlSi7Mg Aluminiumlegierungspulver für die additive Fertigung (3D-Druck)

AlSi7Mg ist eine hypoeuthetische Aluminium-Silizium-Magnesium-Legierung, die als Schlüsselmaterial für die Herstellung von Metalladditiven, insbesondere Laser Powder Bed Fusion (LPBF), dient.Es wird oft als enger Verwandter und manchmal als bevorzugte Alternative zum häufigeren AlSi10Mg angesehen.Der Hauptunterschied liegt in seinem niedrigeren Siliziumgehalt, der seine Eigenschaften in Richtung einer erhöhten Duktilität und Zähigkeit verschiebt und gleichzeitig eine gute Festigkeit und eine hervorragende Druckfähigkeit beibehält.Es wird manchmal als eine "schadensbeständige" Version der gängigen Al-Si-Gießlegierungen für AM bezeichnet.

Die Zusammensetzung ist sorgfältig ausgewogen, um die mechanischen Eigenschaften und Verarbeitbarkeit zu optimieren.

• Hohe Zähigkeit und Zähigkeit:Der wichtigste Vorteil von AlSi7Mg gegenüber AlSi10Mg ist seine überlegene Verlängerung bei Bruch (Duktilität) und Bruchfestigkeit im wärmebehandelten Zustand.Dies macht es für Bauteile geeignet, die eine gewisse Energieabsorption oder Stoßfestigkeit erfordern.
• Gute Stärke:Während die Ausgangsfestigkeit "wie gedruckt" nach einer ordnungsgemäßen Wärmebehandlung mit T6 leicht unter AlSi10Mg liegen kann,AlSi7Mg kann aufgrund seines höheren Magnesiumgehalts und seiner effizienten Niederschlagshärtung eine vergleichbare und oft überlegene Zugfestigkeit und Ausbeutefestigkeit erzielen.
• Ausgezeichnete Druckfähigkeit:Obwohl der Verhärtungsspielraum etwas breiter ist als bei AlSi10Mg, weist er dank der Si-Mg-Kombination in LPBF-Maschinen mit geringer Anfälligkeit für Heißcracking immer noch eine sehr gute Verarbeitbarkeit auf..
• Gute Korrosionsbeständigkeit:Bietet aufgrund des geringeren Siliziumgehalts eine ähnliche oder leicht bessere Korrosionsbeständigkeit als AlSi10Mg, wodurch die Anzahl der kathodischen Stellen in der Mikrostruktur reduziert wird.
• Niedrige Dichte (~ 2,66 g/cm3):Beibehält das für Aluminiumlegierungen charakteristische ausgezeichnete Festigkeits-Gewichtsverhältnis.

Die Qualitätsspezifikationen für Pulver ähneln denen für andere hochleistungsfähige AM-Pulver:

• Partikelgrößenverteilung (PSD):Typischerweise15 bis 63 Mikrometerfür Standard-LPBF-Systeme.
• Morphologie:Hochsphärische Partikel sind für eine optimale Durchflussfähigkeit und eine dichte Pulverbelagerung unerlässlich.
• Durchflussfähigkeit:Ausgezeichnete Durchflussmerkmale (z. B. Hall-Durchfluss < 35 s/50 g) sind für eine gleichbleibende Lagenablagerung erforderlich.
• Niedriger Feuchtigkeits- und Oxidgehalt:Um Fehler zu vermeiden, ist eine strenge Handhabung in inertierter Atmosphäre (Argon oder Stickstoff) erforderlich.

Die schnelle Verfestigung in LPBF führt zu einer feinen Mikrostruktur, die aus zellulären α-Al-Dendriten besteht, die von einem Netzwerk aus eutiktischem Silizium umgeben sind.Die Zellstruktur ist aufgrund des niedrigeren Siliziumgehalts typischerweise gröber als bei AlSi10Mg.

AlSi7Mg reagiert besonders gut auf Wärmebehandlung, insbesondere aufgrund seines höheren Mg-Gehalts.

Das Altern des Bauteils im gedruckten Zustand (z. B. bei 160-180 °C für 4-10 Stunden) setzt feine Mg2Si-Partikel aus, wodurch die Festigkeit erhöht wird und gleichzeitig ein Teil der feinen Mikrostruktur des Drucks erhalten bleibt.

Dies ist die Standardbehandlung zur Maximierung des Potenzials der Legierung.

• Lösungsverfahren:Erhitzt auf eine hohe Temperatur (~530-550°C), um das Magnesium in die Aluminiummatrix aufzulösen und das Siliziumnetzwerk zu kugelförmigen.
• Auslöschen:Schnell abgekühlt (in der Regel in Wasser), um die übersättigte feste Lösung zu "frieren".
• Alterung:Aufwärmen auf eine niedrigere Temperatur (z. B. 150-180 °C), um eine gleichmäßige, feine Dispersion von Mg2Si zu erzeugen, was die Festigkeit und Härte signifikant erhöht.
  *Die T6-Behandlung für AlSi7Mg ist besonders wirksam und führt häufig zu einer besseren Kombination von Festigkeit und Duktilität als die mit T6-Behandlung verwendete AlSi10Mg.*

AlSi7Mg wird für Anwendungen ausgewählt, bei denen ein Gleichgewicht von Festigkeit, Leichtigkeit und Schadensverträglichkeit entscheidend ist:

• Automobilindustrie:Hochleistungsfähige Aufhängungskomponenten, Bremsspangen, leichte Bauklammern und sicherheitskritische Teile, die eine gute Energieabsorption erfordern.
• Luft- und RaumfahrtKomponenten der Flugzeugzelle, Drohnenarme und Halterungen, bei denen Müdigkeit und Zähigkeit genauso wichtig sind wie statische Festigkeit.
• Robotik:Fortgeschrittene End-of-Arm-Werkzeuge, Roboter-Arme mit hohem Zyklus und Gelenke, die dynamische Belastungen erleiden.
• Sportgeräte:Hochwertige Fahrradrahmen, Komponenten für Motorsport und Sportartikel für die Luftfahrt.
• General Engineering:Teile, die Schwingungsbelastungen ausgesetzt sind oder eine hohe Haltbarkeit erfordern.

• Überlegene Zähigkeit und Zähigkeit:Eine bessere Dehnung und Stoßbeständigkeit im Vergleich zu AlSi10Mg.
• Ausgezeichnete Festigkeit nach T6:Sie können mechanische Eigenschaften erreichen, die denen von AlSi10Mg entsprechen oder übersteigen.
• Gute Schweißfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
• Gute Druckfähigkeit:Zuverlässige Verarbeitung auf LPBF-Systemen.

• Etwas weniger verzeihend als AlSi10Mg:Der niedrigere Siliziumgehalt kann ihn gegenüber dem hoch eutikalen AlSi10Mg geringfügig empfindlicher auf Verarbeitungsparameter auswirken.
• Ähnliche Temperaturbegrenzung:Wie die meisten Niederschlaggehärteten Legierungen eignet es sich nicht für einen längeren Einsatz bei Temperaturen über ~ 200 °C.

Das ist der kritischste Vergleich: