Hochwertiges Al6061 Aluminium-Pulver zur additiven Fertigung

Al6061 ist eine der vielseitigsten und am weitesten verbreiteten geschmiedeten Aluminiumlegierungen in der traditionellen Fertigung (z. B. Extrusion, Schmieden, CNC-Bearbeitung).Verwendung bei der Herstellung von Zusatzstoffen auf Pulverbasis, insbesondere Laserpulverbettfusion (LPBF), istdeutlich anspruchsvoller und seltenerals Gusslegierungen wie AlSi10Mg oder AlSi7Mg.

"Hochwertiges" Al6061-Pulverist darauf ausgelegt, diese Herausforderungen zu meistern und die ausgezeichnete Kombination aus Festigkeit, Schweißfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit nachzubilden, die die geschmiedete Form so beliebt macht.Der erfolgreiche Druck mit Al6061 erfordert eine präzise Kontrolle der Pulvermerkmale und fortschrittliche Druckparameter.

Die Zusammensetzung ist der Schlüssel zu ihren Eigenschaften und entspricht Normen wie ASTM B928 oder AMS 4417.

• Ausgezeichnetes Gewichtsverhältnis:Ein Markenzeichen der 6xxx-Serie.
• Gute Korrosionsbeständigkeit:Besonders gegen atmosphärische Bedingungen, besser als viele Legierungen der 2xxx- oder 7xxx-Serie.
• Hohe Härte und Zähigkeit:In vollem Wärmebehandlungszustand bietet es eine gute Dehnbarkeit, was es für Strukturanwendungen geeignet macht.
• Ausgezeichnete Schweißfähigkeit:In seiner geschmiedeten Form ist es sehr schweißfähig, was ein gutes Potenzial für die Reparatur oder Hybridfertigung mit AM bedeutet.
• Die Herausforderung des Heißcrackens:Das ist dieHauptbehinderungDer Verhärtungsspielraum von Al6061 ist breit, so dass er bei der schnellen Abkühlung des Schmelzbecken sehr anfällig für Verhärtungskrecken (heißes Reißen) ist.

Damit Al6061 eine Chance auf einen erfolgreichen Druck hat, ist die Pulverqualität von größter Bedeutung:

• Partikelgrößenverteilung (PSD):Streng kontrolliert, typischerweise15 bis 45 μmoder20 bis 63 μmEine enge Verteilung verbessert die Durchflussfähigkeit und die Verpackungsdichte.
• Morphologie: Fast vollkommene KugelformSatellitenpartikel oder Unregelmäßigkeiten behindern den Fluss und verursachen Defekte.
• Durchflussfähigkeit:Der Fluss muss ausgezeichnet sein (z. B. Hall-Flow < 30 s/50 g).
• Niedriger Feuchtigkeits- und Oxidgehalt:Das Pulver muss in einer inerten Atmosphäre (Argon) hergestellt, gelagert und behandelt werden, um Oberflächen-Oxide zu minimieren, die das Rissen verschlimmern und Einschlüsse verursachen können.
• Chemische Reinheit:Ein hochwertiges Pulver hat eine strenge Kontrolle über Spurenelemente, die das Heißcracken verschlimmern können.

Das Grundproblem:Im Gegensatz zum nahezu euthetischen AlSi10Mg verfestigt sich Al6061 über einen weiten Temperaturbereich.anfällige weichliche Zone, in der durch thermische Belastungen flüssige Folien zwischen Dendriten zerrissen werden, wodurch sich die Verhärtung durch Risse verursacht, die ein Teil nutzlos machen.

Strategien für eine erfolgreiche Druckerei:

• Optimierung der Prozessparameter:Mit sehr leistungsfähigen Lasern und spezifischen Scan-Strategien wird ein stabiler Schmelzpool geschaffen und thermische Gradienten verwaltet.
• Nanopartikel-Säen (ein fortgeschrittener Ansatz):Die erfolgreichsten Forschungs- und Industrieverfahren umfassen das Doping des Al6061-Pulvers mit speziell konstruierten Nanopartikeln (z. B. Zirkonium (Zr), Scandium (Sc) oder Titankarbid (TiC)).Diese Partikel fungieren als Nukleationsstellen für feineDies erzeugt eine neue Klasse von Materialien, die oft alsmit einer Breite von mehr als 10 mm,(z. B. Varianten wie A6061-RAM oder Scalmalloy® für die 7xxx-Serie).

Al6061 reagiert gut auf die Standard-T6-Wärmebehandlung, die für die Erreichung seines vollen mechanischen Potenzials unerlässlich ist.

• Auflösung Wärmebehandlung:~ 530 °C für ausreichend Zeit, um Legierungselemente in der Matrix aufzulösen.
• Auslöschen:Schnelle Abkühlung, typischerweise in Wasser.
• Künstliches Altern:~160-175°C für 8-18 Stunden, um feine Mg2Si-Partikel zu precipitieren, was die Festigkeit signifikant erhöht.

Aufgrund der Herausforderungen sind die Anwendungen für LPBF-produzierte Al6061 eher Nischen, aber Zielkomponenten, die traditionell geschmiedetes 6061 verwenden:

• Luft- und Raumfahrtprototypen und Werkzeuge:Jigs, Vorrichtungen und funktionelle Prototypen, die den Eigenschaften der endgültigen geschmiedeten Teile entsprechen müssen.
• Automobilindustrie:Maßgeschneiderte Halterungen und leichte Bauteile, bei denen die Duktilität bewertet wird.
• Hybride Produktion:Verwendung in Prozessen der gerichteten Energieablagerung (DED) zur Reparatur oder Ergänzung bestehender 6061-Komponenten.

Vorteile (wenn sie erfolgreich gedruckt und behandelt werden):

• Bekanntheit:Die Eigenschaften des Materials sind für Ingenieure bekannt.
• Ausgezeichnete Kombination von Eigenschaften:Gute Festigkeit, hohe Duktilität und hohe Korrosionsbeständigkeit.
• Schweißbarkeit:geeignet für die Nachbearbeitung und Integration mit anderen Bauteilen.

Einschränkungen:

• Extrem schwer zu verarbeiten mit LPBF:Die hohe Anfälligkeit für Heißcracking macht sie für komplexe Geometrien ohne fortgeschrittene Parametermengen oder Materialmodifikationen unzuverlässig.
• Niedrigere Druckdichte:Es ist sehr schwierig, die für AlSi10Mg typische Dichte von > 99,5% zu erreichen.
• Erfordert spezialisiertes Fachwissen:Es ist kein "plug-and-play"-Material; es erfordert erhebliche FuE und Prozessoptimierung.
• Kosten:Hochwertiges Pulver und die Notwendigkeit einer umfangreichen Entwicklung von Parametern erhöhen die Gesamtkosten.