Υψηλής αντοχής αναλογία βάρους AlSi10Mg σκόνη κράματος αλουμινίου για πρόσθετη κατασκευή

Το AlSi10Mg είναι ένα σχεδόν ευτεκτικό κράμα αλουμινίου-σιλίου-μαγνησίου το οποίο είναι αναμφισβήτητα η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη και γνωστή σκόνη αλουμινίου στον τομέα της παραγωγής πρόσθετων μετάλλων (AM),ιδιαίτερα στις διαδικασίες σύντηξης με λέιζερ σε σκόνη (LPBF)Η δημοτικότητά του οφείλεται σε έναν εξαιρετικό συνδυασμό καλής δυνατότητας εκτύπωσης, υψηλής αναλογίας αντοχής προς βάρος, θερμικών ιδιοτήτων και οικονομικής απόδοσης.

Αρχικά αναπτύχθηκε για παραδοσιακό χύτεμα (όπου είναι γνωστό ως A360), η σύνθεσή του είναι εξαιρετικά κατάλληλη για τα χαρακτηριστικά ταχείας στερεώσεως της 3D εκτύπωσης, με αποτέλεσμα νασταθερές μικροδομές και ανώτερες μηχανικές ιδιότητες σε σύγκριση με το χυμένο αντίστοιχο.

Η σύνθεση ελέγχεται με ακρίβεια για τη διασφάλιση βέλτιστης απόδοσης.

• Εξαιρετική δυνατότητα εκτύπωσης:Το αλ-Σι ευτεκτικό σύστημα έχει ένα σχετικά ευρύ εύρος κατάψυξης, το οποίο ελαχιστοποιεί τις υπολειμματικές πιέσεις και την τάση για θερμή ρωγμάτωση (πρωτοσφαιρική ρωγμάτωση) κατά τη διάρκεια της διαδικασίας LPBF.Αυτό το καθιστά ένα από τα πιο επιεικούμενα και αξιόπιστα κράματα αλουμινίου για εκτύπωση.
• Καλή δύναμη και σκληρότητα:Στην κατάσταση "ως εκτυπωμένο", προσφέρει αξιοπρεπείς μηχανικές ιδιότητες.
• Υψηλή θερμική αγωγιμότητα:Διαθέτει καλή θερμική αγωγιμότητα, καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές όπως ανταλλακτές θερμότητας, πλάκες ψύξης και ηλεκτρονικά περιβλήματα.
• Χαμηλή πυκνότητα (~ 2,67 g/cm3):Παρέχει υψηλή αναλογία αντοχής προς βάρος, η οποία είναι κρίσιμη για αεροδιαστημικές, αυτοκινητοβιομηχανικές και ρομποτικές εφαρμογές όπου η εξοικονόμηση βάρους είναι πρωταρχικής σημασίας.
• Καλή αντοχή στη διάβρωση:Προσφέρει αξιοσέβαστη αντοχή στην ατμοσφαιρική διάβρωση, παρόμοια με άλλα κράματα αλουμινίου και πυριτίου.

Η ποιότητα της σκόνης είναι εξίσου σημαντική με τη χημική της σύνθεση.

• Κατανομή μεγέθους σωματιδίων (PSD):Συνήθως κυμαίνεται από 15 έως 63 μικρών για τα τυποποιημένα συστήματα LPBF.
• Μορφολογία:Τα σωματίδια πρέπει να είναι σφαιρικά για να εξασφαλίζεται καλή ροή, η οποία είναι απαραίτητη για τη δημιουργία ενός ομοιόμορφου, πυκνού στρώματος σκόνης στρώμα μετά από στρώμα.που οδηγεί σε ελαττώματα.
• Δυνατότητα ροής:Μέτρηση με ροόμετρο Hall (π.χ. < 35 s/50g). Η καλή ροή εξασφαλίζει συνεπή και αξιόπιστη διαδικασία εκτύπωσης.
• Φαινομενική πυκνότητα / πυκνότητα βρύσης:Η υψηλή πυκνότητα (> 50% της θεωρητικής) υποδηλώνει καλή απόδοση συσκευασίας, με αποτέλεσμα υψηλότερη πυκνότητα τελικού εξαρτήματος.
• Χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία και οξείδια:Η σκόνη πρέπει να αποθηκεύεται και να χειρίζεται σε ξηρή, ελεγχόμενη ατμόσφαιρα (συχνά σε περιβάλλον αργονίου) για να αποφεύγεται η οξείδωση και η συλλογή υδρογόνου, η οποία μπορεί να προκαλέσει πορώσεις στα τυπωμένα μέρη.

Οι ταχείς ρυθμοί ψύξης (~10^5 - 10^6 K/s) στο LPBF δημιουργούν μια πολύ λεπτή, μη ισορροπημένη μικροδομή.Αποτελείται από υπερκορεσμένη μήτρα αλουμινίου (α-Al) με εξαιρετικά λεπτό κυτταρικό/δεντριτικό δίκτυο πυριτίουΑυτή η λεπτή δομή συμβάλλει στην καλή αντοχή "όπως τυπώθηκε".

Η θερμική επεξεργασία χρησιμοποιείται για την προσαρμογή των μηχανικών ιδιοτήτων σε συγκεκριμένες εφαρμογές.

• Ελάφρυνση του στρες (T1):Ενα ελαστικό με χαμηλή θερμοκρασία (~ 300 °C για 2 ώρες) για τη μείωση των εσωτερικών υπολειμματικών πιέσεων από τη διαδικασία κατασκευής χωρίς σημαντική αλλαγή της μικροδομής.
• Άμεση γήρανση (T5):Το μέρος γερνάει τεχνητά (π.χ. 160-180 °C για 4-12 ώρες) αμέσως μετά την εκτύπωση.αύξηση της αντοχής και της σκληρότητας με ελαχιστοποίηση της παραμόρφωσης.
• Θερμική επεξεργασία διαλύματος και γήρανση (T6):Το μέρος διαλύεται σε υψηλή θερμοκρασία (~ 520-540 ° C), σβήνεται και στη συνέχεια γεράει.Αυτή η διαδικασία τραχύνει το δίκτυο του πυριτίου (μείνοντας ελαφρώς την ευκαμψία) αλλά μεγιστοποιεί την σκληρότητα της βροχής, που αποδίδει την υψηλότερη αντοχή σε έλξη και σκληρότητα.

Το AlSi10Mg είναι ευέλικτο και χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες:

• Αεροδιαστημική:Συσκευάσματα αγκυροβολιών, δορυφορικά εξαρτήματα, πλαίσια μη επανδρωμένων αεροσκαφών και μη δομικά εξαρτήματα καμπίνας.
• Αυτοκινητοβιομηχανία:Ελαφριά στηρίγματα, εξαρτήματα κινητήρα (π.χ. συλλογές εισόδου), ανταλλακτές θερμότητας και ειδικά υδραυλικά εξαρτήματα.
• Βιομηχανικά:Ρομποτικά τελικά ελεγκτικά μηχανήματα, μηχανήματα, εξαρτήματα και ελαφριά εξαρτήματα αυτοματισμού.
• Θερμική διαχείριση:Θερμοκηλίδες, ψυκτικές πλάκες για ηλεκτρονικά προϊόντα και κανάλια ψύξης για μούλδες (συμφωνική ψύξη).
• Πρωτότυπα:Λειτουργικά πρωτότυπα που απαιτούν μεταλλικές ιδιότητες για δοκιμές.

• Εξαιρετική δυνατότητα εκτύπωσης και υψηλό ποσοστό επιτυχίας κατασκευής.
• Καλή ειδική αντοχή (σύνθεση αντοχής προς βάρος).
• Ευνοϊκές θερμικές ιδιότητες
• Είναι ευρέως διαθέσιμη και καλά τεκμηριωμένη.
• Πιο οικονομικά αποδοτικά σε σύγκριση με άλλα υψηλής απόδοσης κράματα AM (π.χ. Scalmalloy®).

• Μέτρια ευκαμψία:Ειδικά στην κατάσταση T6, η επιμήκυνση κατά το σπάσιμο είναι χαμηλότερη από ορισμένα σφυρηλατημένα κράματα αλουμινίου.
• Μη για εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας:Οι μηχανικές ιδιότητες υποβαθμίζονται σημαντικά πάνω από ~ 200 °C λόγω της ακατέργασης των κατακρεμμάτων ενίσχυσης.
• Αιζοτροπικές ιδιότητες:Οι μηχανικές ιδιότητες μπορούν να διαφέρουν ελαφρώς στην κάθετη (δομή) κατεύθυνση σε σύγκριση με την οριζόντια κατεύθυνση λόγω της φύσης στρώματος με στρώμα του AM.