Proszek ze stopu aluminium AlSi7Mg do druku 3D w produkcji addytywnej

AlSi7Mg jest hipoeutetycznym stopem aluminium, krzemu i magnezu, który służy jako kluczowy materiał w produkcji dodatków metalowych, w szczególności w laserowym powerowym fuzji łóżka (LPBF).Często jest uważany za bliskiego krewnego i czasami preferowaną alternatywą dla bardziej powszechnego AlSi10Mg.Główną różnicą jest jego niższa zawartość krzemu, co zmienia jego właściwości w kierunku zwiększonej elastyczności i wytrzymałości przy zachowaniu dobrej wytrzymałości i doskonałej zdolności do drukowania.Czasami jest określany jako "odporna na uszkodzenia" wersja wspólnych stopów odlewania Al-Si do AM.

Kompozycja jest starannie zrównoważona w celu optymalizacji właściwości mechanicznych i możliwości przetwarzania.

• Wysoka elastyczność i wytrzymałość:Najważniejszą zaletą AlSi7Mg w stosunku do AlSi10Mg jest jego wyższa wydłużalność przy pęknięciu (duktylność) i wytrzymałość na pęknięcia w stanie obróbki cieplnej.Dzięki temu nadaje się do części wymagających pewnego poziomu absorpcji energii lub odporności na uderzenia.
• Dobra siła:Podczas gdy wytrzymałość wytrzymałości "w formie drukowanej" może być nieco niższa niż AlSi10Mg, po odpowiednim obróbce cieplnej T6,AlSi7Mg może osiągnąć porównywalną, a często wyższą wytrzymałość na rozciąganie i wydajność ze względu na wyższą zawartość magnezu i wydajne utwardzanie opadowe.
• Doskonała wydrukowalność:Chociaż zakres utwardzania jest nieco szerszy niż AlSi10Mg, nadal wykazuje bardzo dobrą przetwarzalność w maszynach LPBF z niską podatnością na kraknięcie na gorąco, dzięki połączeniu Si-Mg.
• Dobra odporność na korozję:Oferuje podobną lub nieco lepszą odporność na korozję niż AlSi10Mg ze względu na niższą zawartość krzemu, co zmniejsza liczbę miejsc katodowych w mikrostrukturze.
• Niska Gęstość (~ 2,66 g/cm3):Utrzymuje doskonały stosunek siły do masy charakterystyczny dla stopów aluminium.

Specyfikacje jakości proszku są podobne do innych proszków AM o wysokiej wydajności:

• Rozkład wielkości cząstek (PSD):Zazwyczaj15 do 63 mikronówdla standardowych systemów LPBF.
• Morfologia:Wysoko kuliste cząstki są niezbędne do optymalnej przepływalności i gęstego pakowania proszku.
• Przepływność:Wymagane są doskonałe charakterystyki przepływu (np. przepływ Hall < 35 s/50 g) dla stałego osadzenia warstwy.
• Niska wilgotność i zawartość tlenków:W celu zapobiegania wadom wymagane jest ścisłe obsługiwanie w atmosferze obojętnej (argon lub azot).

Szybkie utwardzanie w LPBF powoduje powstanie drobnej mikrostruktury składającej się z komórkowych dendrytów α-Al otoczonych siecią eulektycznego krzemu.Struktura komórkowa jest zazwyczaj grubsza niż w AlSi10Mg ze względu na niższą zawartość krzemu.

AlSi7Mg reaguje wyjątkowo dobrze na obróbkę cieplną, zwłaszcza ze względu na jego wyższą zawartość Mg.

Starzenie części w stanie drukowanym (np. w temperaturze 160-180 °C przez 4-10 godzin) wytrąca drobne cząstki Mg2Si, zwiększając wytrzymałość, zachowując część drobnej mikrostruktury z druku.

To standardowe leczenie, aby zmaksymalizować potencjał stopu.

• Rozwiązanie:Podgrzewa się do wysokiej temperatury (~530-550°C) w celu rozpuszczenia magnezu w matrycy aluminiowej i sferoizowania sieci krzemowej.
• Zgaszanie:Szybko schładzane (zwykle w wodzie) w celu "zamrożenia" nadnasyconego roztworu stałego.
• Starzenie się:Ogrzewa się do niższej temperatury (np. 150-180°C), aby wytrącić jednolite, drobne rozproszenie Mg2Si, znacząco zwiększając wytrzymałość i twardość.
  *Leczenie T6 dla AlSi7Mg jest szczególnie skuteczne, często powodując lepsze połączenie wytrzymałości i elastyczności niż leczenie T6 dla AlSi10Mg.*

AlSi7Mg jest wybierany do zastosowań, w których kluczowa jest równowaga siły, lekkości i odporności na uszkodzenia:

• Wyroby motoryzacyjne:Wysokiej wydajności elementy zawieszenia, zacisków hamulcowych, lekkich uchwytów konstrukcyjnych i części kluczowych dla bezpieczeństwa wymagających dobrej absorpcji energii.
• W przemyśle lotniczym:Komponenty kadłubów, ramiona dronów i uchwyty, gdzie wydajność i wytrzymałość podczas zmęczenia są równie ważne jak siła statyczna.
• Robotyka:Zaawansowane narzędzia końcowe, ręce robotyczne o wysokim cyklu i stawy poddawane dynamicznemu obciążeniu.
• Sprzęt sportowy:Wysokiej klasy ramy rowerów, komponenty do sportów motorowych i sprzęt sportowy lotniczy.
• Inżynieria Generalna:Części podlegające obciążeniom drgań lub wymagające wysokiej trwałości.

• Wyższa elastyczność i wytrzymałość:Lepsze wydłużenie i odporność na uderzenia w porównaniu z AlSi10Mg.
• Doskonała wytrzymałość po T6:Może osiągać właściwości mechaniczne spełniające lub przewyższające właściwości AlSi10Mg.
• Dobra spawalność i odporność na korozję.
• Dobra wydrukowalność:Niezawodne przetwarzanie w systemach LPBF.

• Trochę mniej wyrozumiały niż AlSi10Mg:Niska zawartość krzemu może sprawić, że będzie nieznacznie bardziej wrażliwa na parametry przetwarzania w porównaniu z wysoko euktycznym AlSi10Mg.
• Ograniczenie temperatury podobnej:Podobnie jak większość stopów utwardzonych przez opady, nie nadaje się do długotrwałego stosowania w temperaturach powyżej ~ 200 °C.

To najważniejsze porównanie: