Σκόνη κράματος αλουμινίου AlSi7Mg για προσθετική κατασκευή 3D εκτύπωσης

Το AlSi7Mg είναι ένα υποευτεκτικό κράμα αλουμινίου-σιλικόνου-μαγνησίου που χρησιμεύει ως βασικό υλικό στην παραγωγή πρόσθετων μετάλλων, ιδιαίτερα στη σύντηξη κρεβατιού σκόνης με λέιζερ (LPBF).Συχνά θεωρείται στενός συγγενής και μερικές φορές προτιμάται ως εναλλακτική λύση για το πιο κοινό AlSi10Mg.Η κύρια διαφορά έγκειται στη χαμηλότερη περιεκτικότητα σε πυρίτιο, η οποία μετατοπίζει τις ιδιότητές του προς την ενίσχυση της ευελιξίας και της αντοχής, διατηρώντας παράλληλα καλή αντοχή και εξαιρετική δυνατότητα εκτύπωσης.Μερικές φορές αναφέρεται ως μια "ανθεκτική σε ζημιές" έκδοση των κοινών κράματος χύτευσης Al-Si για AM.

Η σύνθεση είναι προσεκτικά ισορροπημένη για τη βελτιστοποίηση των μηχανικών ιδιοτήτων και της επεξεργασιμότητας.

• Υψηλή ευκαμψία και σκληρότητα:Το σημαντικότερο πλεονέκτημα του AlSi7Mg έναντι του AlSi10Mg είναι η ανώτερη επιμήκυνσή του κατά το σπάσιμο (ευκαμψία) και η αντοχή σε σπασμούς στην κατάσταση θερμικής επεξεργασίας.Αυτό το καθιστά κατάλληλο για εξαρτήματα που απαιτούν κάποια απορρόφηση ενέργειας ή αντοχή στην πρόσκρουση.
• Καλή Δύναμη:Ενώ η αντοχή "ως εκτυπωμένη" μπορεί να είναι ελαφρώς χαμηλότερη από την AlSi10Mg, μετά από κατάλληλη θερμική επεξεργασία T6,Το AlSi7Mg μπορεί να επιτύχει συγκρίσιμη και συχνά ανώτερη αντοχή σε εφελκυσμό και απόδοση λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητας σε μαγνήσιο και της αποτελεσματικής σκληρύνειας από βροχή.
• Εξαιρετική δυνατότητα εκτύπωσης:Παρόλο που το εύρος στερεοποίησης είναι ελαφρώς ευρύτερο από το AlSi10Mg, εξακολουθεί να παρουσιάζει πολύ καλή επεξεργασιμότητα σε μηχανές LPBF με χαμηλή ευαισθησία σε θερμή ρωγμάτωση, χάρη στον συνδυασμό Si-Mg.
• Καλή αντοχή στη διάβρωση:Προσφέρει παρόμοια ή ελαφρώς καλύτερη αντοχή στη διάβρωση από την AlSi10Mg λόγω της χαμηλότερης περιεκτικότητας σε πυρίτιο, η οποία μειώνει τον αριθμό των καθοδικών τόπων στη μικροδομή.
• Χαμηλή πυκνότητα (~ 2,66 g/cm3):Διατηρεί την εξαιρετική σχέση αντοχής προς βάρος που χαρακτηρίζει τα κράματα αλουμινίου.

Οι προδιαγραφές ποιότητας της σκόνης είναι παρόμοιες με άλλες σκόνες AM υψηλών επιδόσεων:

• Κατανομή μεγέθους σωματιδίων (PSD):Συνήθως15 έως 63 μικρώνγια τα τυποποιημένα συστήματα LPBF.
• Μορφολογία:Τα πολύ σφαιρικά σωματίδια είναι απαραίτητα για βέλτιστη ροή και πυκνή συσκευασία σκόνης.
• Δυνατότητα ροής:Απαιτούνται εξαιρετικά χαρακτηριστικά ροής (π.χ. ροή Hall < 35 s/50g) για συνεπή εναπόθεση στρώματος.
• Χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία και οξείδια:Η αυστηρή επεξεργασία σε αδρανή ατμόσφαιρα (αργκόνιο ή άζωτο) είναι υποχρεωτική για την πρόληψη ελαττωμάτων.

Η ταχεία στερεοποίηση στο LPBF οδηγεί σε μια λεπτή μικροδομή που αποτελείται από κυτταρικά α-Al δενδρίτια που περιβάλλονται από ένα δίκτυο ευτεκτικού πυριτίου.Η κυτταρική δομή είναι συνήθως πιο τραχύς από ό, τι στο AlSi10Mg λόγω της χαμηλότερης περιεκτικότητας σε πυρίτιο.

Το AlSi7Mg ανταποκρίνεται εξαιρετικά καλά στη θερμική επεξεργασία, ιδίως λόγω της υψηλότερης περιεκτικότητάς του σε Mg.

Η γήρανση του τμήματος στην κατάσταση εκτύπωσης (π.χ. 160-180 °C για 4-10 ώρες) καταρρέει λεπτά σωματίδια Mg2Si, αυξάνοντας την αντοχή ενώ διατηρεί μέρος της λεπτής μικροδομής από την εκτύπωση.

Αυτή είναι η τυποποιημένη θεραπεία για να μεγιστοποιήσεις το δυναμικό του κράματος.

• Λύση:Θέρμανση σε υψηλή θερμοκρασία (~ 530-550 °C) για να διαλυθεί το μαγνήσιο στη μήτρα αλουμινίου και να σφαιροποιηθεί το δίκτυο πυριτίου.
• Εκτόξευση:Γρήγορη ψύξη (συνήθως σε νερό) για να "παγώσει" το υπερκορεσμένο στερεό διάλυμα.
• Γήρανση:Θέρμανση σε χαμηλότερη θερμοκρασία (π.χ. 150-180°C) για να απορρίψει μια ομοιόμορφη, λεπτή διασπορά Mg2Si, αυξάνοντας σημαντικά την αντοχή και τη σκληρότητα.
  * Η θεραπεία με T6 για το AlSi7Mg είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική, με αποτέλεσμα συχνά καλύτερο συνδυασμό αντοχής και ευελιξίας από το AlSi10Mg που έχει υποστεί θεραπεία με T6.*

Το AlSi7Mg επιλέγεται για εφαρμογές όπου η ισορροπία της αντοχής, της ελαφρότητας και της αντοχής σε βλάβη είναι κρίσιμη:

• Αυτοκινητοβιομηχανία:Συστατικά ανάρτησης υψηλών επιδόσεων, σφραγίδες φρένων, ελαφριά δομικά στηρίγματα και κρίσιμα για την ασφάλεια μέρη που απαιτούν καλή απορρόφηση ενέργειας.
• Αεροδιαστημική:Συστατικά του αεροσκάφους, βραχίονες του μη επανδρωμένου αεροσκάφους, και στηρίγματα όπου η απόδοση κόπωσης και αντοχή είναι τόσο σημαντικές όσο και η στατική αντοχή.
• Ρομποτική:Προηγμένα εργαλεία στο τέλος του χεριού, ρομποτικά χέρια υψηλού κύκλου και αρθρώσεις που υποβάλλονται σε δυναμικό φορτίο.
• Αθλητικός εξοπλισμός:Τεχνουργήματα ποδηλάτων υψηλής ποιότητας, εξαρτήματα για μηχανοκίνητα αθλήματα και αθλητικά είδη αεροδιαστημικής βιομηχανίας.
• Γενικός Μηχανικός:Μέρη που υπόκεινται σε δονητικά φορτία ή απαιτούν υψηλή αντοχή.

• Ανώτερη ευκαμψία και σκληρότητα:Καλύτερη επιμήκυνση και αντοχή σε αντίκτυπο σε σύγκριση με το AlSi10Mg.
• Εξαιρετική αντοχή μετά την Τ6:Μπορούν να επιτυγχάνουν μηχανικές ιδιότητες που πληρούν ή υπερβαίνουν εκείνες του AlSi10Mg.
• Καλή συγκόλληση και αντοχή στη διάβρωση.
• Καλή εκτυπωσιμότητα:Αξιόπιστη επεξεργασία σε συστήματα LPBF.

• Ελαφρώς λιγότερο συγχωρητικό από το AlSi10Mg:Η χαμηλότερη περιεκτικότητα σε πυρίτιο μπορεί να το κάνει ελαφρώς πιο ευαίσθητο στις παραμέτρους επεξεργασίας σε σύγκριση με το υψηλά ευτεκτικό AlSi10Mg.
• Συμμετέχουσα θερμοκρασία:Όπως και τα περισσότερα κράματα που σκληρύνονται με βροχή, δεν είναι κατάλληλο για παρατεταμένη χρήση σε θερμοκρασίες άνω των ~ 200 °C.

Αυτή είναι η πιο κρίσιμη σύγκριση: