Polvo de aleación de aluminio AlSi10Mg de alta resistencia y relación peso-resistencia para fabricación aditiva

AlSi10Mg es una aleación de aluminio-silício-magnesio casi eutética que es posiblemente el polvo de aluminio más utilizado y bien conocido en el campo de la fabricación de aditivos metálicos (AM),especialmente en los procesos de fusión de lecho de polvo láser (LPBF)Su popularidad se debe a una excelente combinación de buena capacidad de impresión, alta relación resistencia-peso, propiedades térmicas y rentabilidad.

Originalmente desarrollado para la fundición tradicional (donde se conoce como A360), su composición es excepcionalmente adecuada para las características de solidificación rápida de la impresión 3D, lo que resulta en fines,Microestructuras estables y propiedades mecánicas superiores en comparación con su contraparte fundida.

La composición está controlada con precisión para garantizar un rendimiento óptimo.

• Excelente capacidad de impresión:El sistema eutectico de Al-Si tiene un rango de congelación relativamente amplio, lo que minimiza las tensiones residuales y la tendencia a la fisuración en caliente (fisuración de solidificación) durante el proceso LPBF.Esto lo convierte en una de las aleaciones de aluminio más indulgentes y confiables para imprimir.
• Buena resistencia y dureza:En el estado "impreso", ofrece propiedades mecánicas decentes. Sin embargo, su verdadero potencial se desbloquea a través del tratamiento térmico (véase la sección 5).
• Alta conductividad térmica:Exhibe una buena conductividad térmica, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como intercambiadores de calor, placas de enfriamiento y recubrimientos electrónicos.
• Baja densidad (~ 2,67 g/cm3):Proporciona una alta relación resistencia-peso, que es crítica para aplicaciones aeroespaciales, automotrices y robóticas donde el ahorro de peso es primordial.
• Buena resistencia a la corrosión:Ofrece una resistencia respetable a la corrosión atmosférica, similar a otras aleaciones de aluminio y silicio.

La calidad del polvo es tan importante como su composición química.

• Distribución del tamaño de las partículas (PSD):Normalmente oscila entre 15 y 63 micras para los sistemas LPBF estándar.
• Morfología:Las partículas deben ser esféricas para garantizar una buena fluidez, lo cual es esencial para crear una capa de lecho de polvo uniforme y densa una tras otra.que conduce a defectos.
• Flujo de energía:Medido por el medidor de flujo Hall (por ejemplo, < 35 s/50 g).
• Densidad aparente/Densidad del grifo:La alta densidad (> 50% de la teórica) indica una buena eficiencia de envasado, lo que conduce a una mayor densidad de la pieza final.
• Bajo contenido de humedad y óxido:El polvo debe almacenarse y manejarse en una atmósfera seca y controlada (a menudo en un ambiente de argón) para evitar la oxidación y la captación de hidrógeno, lo que puede causar porosidad en las piezas impresas.

Las velocidades de enfriamiento rápidas (~10^5 - 10^6 K/s) en LPBF crean una microestructura muy fina, no en equilibrio.Se compone de una matriz de aluminio supersaturado (α-Al) con una red celular/dendrítica extremadamente fina de silicioEsta estructura fina contribuye a la buena resistencia "como impreso".

El tratamiento térmico se utiliza para adaptar las propiedades mecánicas para aplicaciones específicas.

• Relieve del estrés (T1):Un recocido a baja temperatura (~ 300 °C durante 2 horas) para reducir las tensiones residuales internas del proceso de construcción sin alterar significativamente la microestructura.
• Envejecimiento directo (T5):La pieza se envejece artificialmente (por ejemplo, a 160-180 °C durante 4-12 horas) inmediatamente después de la impresión.aumento de la resistencia y dureza al tiempo que se minimiza la distorsión.
• Tratamiento térmico de la solución y envejecimiento (T6):Este es el tratamiento más común para obtener la máxima resistencia. La pieza se soluciona a una temperatura alta (~ 520-540 ° C), se apaga y luego envejece.Este proceso agrava la red de silicio (reducción de la ductilidad ligeramente), pero maximiza el endurecimiento por precipitación, obteniendo la mayor resistencia a la tracción y dureza.

AlSi10Mg es versátil y se utiliza en numerosas industrias:

• Aeroespacial:Componentes de soporte, piezas de satélite, marcos de drones y componentes no estructurales de cabina.
• Automóvil:Aparatos de apoyo ligeros, componentes del motor (por ejemplo, colectores de admisión), intercambiadores de calor y accesorios hidráulicos personalizados.
• Para el sector industrial:Efectores finales robóticos, joyas, accesorios y componentes de automatización ligeros.
• Gestión térmica:Los disipadores de calor, las placas de frío para la electrónica y los canales de enfriamiento para los moldes (enfriamiento conforme).
• Proyecto de prototipo:Prototipos funcionales que requieren propiedades similares al metal para su prueba.

• Excelente capacidad de impresión y altas tasas de éxito de construcción.
• Buena resistencia específica (proporción fuerza/peso).
• Propiedades térmicas favorables.
• Ampliamente disponible y bien documentado.
• Es rentable en comparación con otras aleaciones AM de alto rendimiento (por ejemplo, Scalmalloy®).

• Ductilidad moderada:Especialmente en la condición T6, el alargamiento en la ruptura es menor que en algunas aleaciones de aluminio forjado.
• No para aplicaciones de alta temperatura:Las propiedades mecánicas se degradan significativamente por encima de ~ 200 °C debido al groseramiento de los precipitados de fortalecimiento.
• Propiedades anisotrópicas:Las propiedades mecánicas pueden ser ligeramente diferentes en la dirección vertical (construcción) en comparación con la dirección horizontal debido a la naturaleza capa por capa de AM.