Pó de Liga de Alumínio AlSi10Mg com Alta Relação Resistência/Peso para Fabricação Aditiva

AlSi10Mg é uma liga de alumínio-sílico-magnésio quase eutética que é sem dúvida o pó de alumínio mais amplamente utilizado e bem compreendido no campo da fabricação de aditivos metálicos (AM),em especial nos processos de fusão por laser em leito de pó (LPBF)A sua popularidade decorre de uma excelente combinação de boa capacidade de impressão, elevada relação resistência/peso, propriedades térmicas e custo-eficácia.

Originalmente desenvolvido para fundição tradicional (onde é conhecido como A360), a sua composição é excepcionalmente adequada para as características de solidificação rápida da impressão 3D, resultando emMicroestruturas estáveis e propriedades mecânicas superiores em comparação com o seu homólogo fundido.

A composição é controlada com precisão para garantir um desempenho ideal.

• Excelente capacidade de impressão:O sistema eutectico de Al-Si tem uma faixa de congelamento relativamente ampla, o que minimiza as tensões residuais e a tendência de craqueamento a quente (craqueamento de solidificação) durante o processo LPBF.Isto faz dela uma das ligas de alumínio mais tolerantes e confiáveis para imprimir.
• Boa resistência e dureza:No estado de "impressão", oferece propriedades mecânicas decentes, mas o seu verdadeiro potencial é liberado através de tratamento térmico (ver secção 5).
• Alta condutividade térmica:Exhibe boa condutividade térmica, tornando-o adequado para aplicações como trocadores de calor, placas de resfriamento e gabinetes eletrônicos.
• Baixa densidade (~ 2,67 g/cm3):Fornece uma alta relação força/peso, que é crítica para aplicações aeroespaciais, automotivas e robóticas, onde a economia de peso é primordial.
• Boa resistência à corrosão:Oferece uma respeitável resistência à corrosão atmosférica, semelhante a outras ligas de alumínio e silício.

A qualidade do pó é tão importante quanto a sua composição química.

• Distribuição do tamanho das partículas (PSD):Normalmente varia de 15 a 63 mícrons para sistemas LPBF padrão.
• Morfologia:As partículas devem ser esféricas para garantir uma boa fluidez, o que é essencial para criar uma camada de leito de pó uniforme e densa camada após camada.levando a defeitos.
• Fluência:Medido por Hall Flowmeter (por exemplo, < 35 s/50g).
• Densidade aparente/Densidade da torneira:A alta densidade (> 50% do teorético) indica uma boa eficiência de embalagem, o que leva a uma maior densidade da peça final.
• Baixo teor de umidade e óxido:O pó deve ser armazenado e manuseado em uma atmosfera seca e controlada (muitas vezes em um ambiente de argônio) para evitar a oxidação e a captação de hidrogénio, o que pode causar porosidade nas peças impressas.

As taxas de resfriamento rápidas (~ 10^5 - 10^6 K/s) no LPBF criam uma microstrutura muito fina, não equilibrada.É constituído por uma matriz de alumínio supersaturado (α-Al) com uma rede celular/dendrítica extremamente fina de silícioEsta estrutura fina contribui para a boa resistência "como impresso".

O tratamento térmico é utilizado para adaptar as propriedades mecânicas para aplicações específicas.

• Relieve de stress (T1):Um recozimento a baixa temperatura (~ 300 °C durante 2 horas) para reduzir as tensões residuais internas do processo de construção sem alterar significativamente a microestrutura.
• Envelhecimento directo (T5):A peça é envelhecida artificialmente (por exemplo, a 160-180°C durante 4-12 horas) imediatamente após a impressão.aumentar a resistência e dureza, minimizando a distorção.
• Tratamento térmico por solução e envelhecimento (T6):Este é o tratamento mais comum para obter a máxima resistência. A peça é solucionada a alta temperatura (~ 520-540 ° C), apagada e depois envelhecida.Este processo torna a rede de silício mais áspera (reduzindo ligeiramente a ductilidade), mas maximiza o endurecimento por precipitação, dando a maior resistência à tração e dureza.

O AlSi10Mg é versátil e usado em inúmeras indústrias:

• Aeronáutica:Componentes de suportes, componentes de satélites, estruturas de drones e componentes não estruturais da cabine.
• Automóveis:Suportes leves, componentes do motor (por exemplo, colectores de entrada), trocadores de calor e acessórios hidráulicos personalizados.
• IndústriaEfectores finais robóticos, aparelhos, acessórios e componentes de automação leves.
• Gestão térmica:Dispensadores de calor, placas de frio para eletrônicos e canais de arrefecimento para moldes (refrigeração conformal).
• Protótipos:Protótipos funcionais que requerem propriedades metálicas para testes.

• Excelente capacidade de impressão e altas taxas de sucesso de construção.
• Boa resistência específica (proporção resistência/peso).
• Propriedades térmicas favoráveis.
• Amplamente disponível e bem documentado.
• Eficiente em termos de custos em comparação com outras ligas AM de alto desempenho (por exemplo, Scalmalloy®).

• Dutilidade moderada:Especialmente na condição T6, o alongamento na ruptura é menor do que em algumas ligas de alumínio forjado.
• Não para aplicações de alta temperatura:As propriedades mecânicas degradam-se significativamente acima de ~ 200 °C devido ao grosso dos precipitados de reforço.
• Propriedades anisotrópicas:As propriedades mecânicas podem ser ligeiramente diferentes na direção vertical (construção) em comparação com a direção horizontal devido à natureza camada por camada da AM.