Katkısal Üretim için Yüksek Mukavemetli Ağırlık Oranına Sahip AlSi10Mg Alüminyum Alaşımlı Toz

AlSi10Mg, metal katkı üretimi (AM) alanında en yaygın kullanılan ve en iyi anlaşılan alüminyum tozu olan neredeyse eutetik bir alüminyum-silikon-magnezyum alaşımıdır.Özellikle Lazer Toz Yatak Füzyon (LPBF) işlemlerindePopülerliği, iyi baskı kabiliyeti, yüksek dayanıklılık ağırlık oranı, termal özellikleri ve maliyet etkinliğinin mükemmel bir kombinasyonundan kaynaklanmaktadır.

Başlangıçta geleneksel döküm için geliştirilmiştir (burada A360 olarak bilinir), bileşimi 3D baskının hızlı katılaşma özellikleri için son derece uygundur.Stabil mikro yapılar ve dökme karşıtlarına kıyasla üstün mekanik özellikler.

Kompozisyon, en iyi performansı sağlamak için hassas bir şekilde kontrol edilir. ASTM B928 / AMS 4345 gibi standartlara uygun standart kompozisyon:

• Mükemmel baskı:Al-Si eutectic sistemi, LPBF işlemi sırasında kalıntı gerginlikleri ve sıcak çatlama eğilimini (kararma çatlama) en aza indiren nispeten geniş bir dondurma aralığına sahiptir.Bu onu baskı için en affedici ve güvenilir alüminyum alaşımlarından biri yapar.
• İyi Güç ve Sertlik:"Yazdırılmış" durumunda, iyi mekanik özelliklere sahiptir. Bununla birlikte, gerçek potansiyeli ısı işleme ile açılır (bkz. Bölüm 5).
• Yüksek ısı iletkenliği:İyi bir ısı iletkenliği gösterir, bu da ısı değiştiricileri, soğutma plakaları ve elektronik kabuklar gibi uygulamalar için uygundur.
• Düşük yoğunluk (~ 2,67 g/cm3):Ağırlık tasarrufu çok önemli olan havacılık, otomotiv ve robotik uygulamaları için kritik olan yüksek bir güç ağırlık oranı sağlar.
• İyi korozyon direnci:Diğer alüminyum-silikon alaşımlarına benzer şekilde atmosferik korozyona karşı saygın bir direnç sunar.

Tozun kalitesi kimyasal bileşimi kadar önemlidir.

• Parçacık Boyut Dağıtımı (PSD):Tipik olarak standart LPBF sistemleri için 15 ila 63 mikron arasında değişir.
• Morfoloji:Parçacıklar iyi bir akışını sağlamak için küresel olmalıdır, bu da katman katman tek bir, yoğun toz yatağı oluşturmak için gereklidir.kusurlara yol açan.
• Akışkanlık:Hall Akışölçüsü ile ölçülür (örneğin, < 35 s / 50g). İyi akışkanlık tutarlı ve güvenilir bir baskı süreci sağlar.
• Görünen yoğunluk/Tap yoğunluğu:Yüksek yoğunluk (> teorik % 50), daha yüksek nihai parça yoğunluğuna yol açan iyi bir ambalaj verimliliğini gösterir.
• Düşük Nem ve Oksit İçeriği:Toz, oksidasyonu ve hidrojen alımını önlemek için kuru, kontrollü bir atmosferde (genellikle argon ortamında) depolanmalı ve ele alınmalıdır, bu da basılı parçalarda gözenekliğe neden olabilir.

LPBF'deki hızlı soğutma hızları (~ 10 ^ 5 - 10 ^ 6 K / s) çok ince, denge dışı bir mikrostructure yaratır.Süper doymuş bir alüminyum matrisinden (α-Al) oluşur ve çok ince bir silikon hücresel/dendritik ağından oluşur.Bu ince yapı iyi "basılı" dayanıklılığa katkıda bulunur.

Sıcak işlem, mekanik özellikleri belirli uygulamalar için uyarlamak için kullanılır.

• Stres İndirme (T1):Mikrostrüktürü önemli ölçüde değiştirmeden inşaat sürecindeki iç geriye kalan gerilimleri azaltmak için düşük sıcaklıkta (~ 300 °C 2 saat boyunca) bir yalıtım.
• Doğrudan Yaşlanma (T5):Parça, baskıdan hemen sonra yapay olarak yaşlanır (örneğin, 160-180 °C 4-12 saat boyunca).Değişimi en aza indirerek güç ve sertliği arttırmak.
• Çözüm ısı işleme ve yaşlanma (T6):Bu, maksimum dayanıklılık için en yaygın işlemdir. Parça yüksek bir sıcaklıkta (~ 520-540 ° C) çözünür, söndürülür ve daha sonra yaşlanır.Bu işlem silikon ağını kabalaştırır (bir miktar esnekliği azaltır) ancak yağış sertleşmesini en üst düzeye çıkarır, en yüksek germe dayanıklılığını ve sertliğini elde eder.

AlSi10Mg çok yönlüdür ve birçok endüstride kullanılır:

• Havacılık:Bracket parçaları, uydu parçaları, drone çerçeveleri ve yapı dışı kabin parçaları.
• Otomotiv:Hafif destekler, motor bileşenleri (örneğin, alım manifoldleri), ısı değiştiricileri ve özel hidrolik armatürler.
• EndüstriyelRobotik son efektörler, jigler, armatürler ve hafif otomasyon bileşenleri.
• Termal Yönetim:Sıcaklık sinkleri, elektronik için soğutma plakaları ve kalıplar için soğutma kanalları (konform soğutma).
• Prototip yapımı:Test için metal benzeri özelliklere ihtiyaç duyan fonksiyonel prototipler.

• Mükemmel baskı kabiliyeti ve yüksek inşa başarı oranları.
• İyi spesifik dayanıklılık (güç ağırlık oranı).
• Favori termal özellikleri.
• Geniş çapta mevcut ve iyi belgelenmiştir.
• Diğer yüksek performanslı AM alaşımlarına kıyasla (örneğin, Scalmalloy®) maliyet açısından verimli.

• Orta derecede esneklik:Özellikle T6 durumunda, kırılma esnasında uzatma bazı dövme alüminyum alaşımlarından daha düşüktür.
• Yüksek sıcaklık uygulamaları için değil:Mekanik özellikler, sertleştirme çökeltisinin kabalaşması nedeniyle ~ 200 °C'nin üzerinde önemli ölçüde bozulur.
• Anizotropik Özellikler:AM'nin katman katman yapısı nedeniyle mekanik özellikleri dikey (yapım) yönünde yatay yönle karşılaştırıldığında hafifçe farklı olabilir.