激光选区熔化成形TiC/SiC协同增强铝基复合材料的组织性能与强化机制

混杂颗粒增强铝基复合材料通过发挥各增强相的协同作用,提高其综合力学性能,具有单一颗粒增强铝基复合材料所不具备的优势。本文采用激光选区熔化(SLM)技术制备了TiC/SiC混杂颗粒增强AlSi10Mg复合材料。通过EBSD、SEM、TEM和拉伸试验研究了添加TiC、SiC颗粒对复合材料的显微组织和力学性能的影响。结果表明:TiC的加入,使(TiC+SiC)/AlSi10Mg复合材料的组织由粗大柱状晶转变为细小的等轴晶,铝基体平均粒径仅为4.27μm。SiC与铝基体之间发生轻微的界面反应,生成少量棒状的Al4C3和Si,界面结合良好。SLM制备的(TiC+SiC)/AlSi10Mg复合材料具有优良的力学性能,其伸长率和抗拉强度分别为(9.7±0.4)%、(488±8)MPa,与SLM制备的AlSi10Mg合金相比,分别提高了19.8%和22.0%。TiC/SiC混杂增强铝基复合材料强度和塑性的提高是多种强化机制共同作用的结果,为采用SLM成形高性能铝基复合材料及其应用提供技术参考,具有重要的研究意义和应用价值。

激光选区熔化成形TiB2与SiC颗粒混杂增强铝基复合材料的显微组织与力学性能

在AlSi10Mg合金雾化粉末中添加2%纳米TiB2颗粒和1%亚微米SiC颗粒(均为质量分数),通过低能球磨制备(TiB2+SiC)/AlSi10Mg复合粉末,并采用激光选区熔化(SLM)技术制备(TiB2+SiC)/AlSi10Mg复合材料。采用X射线衍射(XRD)、背散射电子衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)等手段对比研究(TiB2+SiC)/AlSi10Mg复合材料和AlSi10Mg合金的显微组织,并测定材料的拉伸性能。结果表明,(TiB2+SiC)/AlSi10Mg复合粉末的激光反射率低于AlSi10Mg合金粉末的激光反射率(分别为31%和46%),可在较低激光功率(240 W)下进行激光选区熔化成形制备性能优良的(TiB2+SiC)/AlSi10Mg复合材料。TiB2和SiC陶瓷增强颗粒均匀分布,无明显团聚,少量TiB2聚集长大至微米级。通过用(TiB2+SiC)颗粒混杂增强,AlSi10Mg合金的平均晶粒尺寸从7.88μm减小至2.48μm,晶粒组织由粗大柱状晶转变为细小等轴晶及少量短棒状晶,抗拉强度由453.1 MPa提高至509.8 MPa,伸长率从7.2%提高至10.6%。