含铒铝合金研究进展

铝合金性能向高比强、高比模、高损伤容限、耐热和耐蚀等方向发展,微合金化是提高铝合金性能的重要手段,大量研究工作表明,铝合金中添加廉价元素铒(Er)能够起到有效的微合金化作用。对Al-Er析出相的结构、析出规律进行了总结,并对Er元素在几类工业铝合金、铸造铝合金和3D打印铝合金中的作用进行了综述。微合金化元素Er在铝合金中可形成纳米级Al_(3) Er强化相,在相同原子含量的情况下,Al_(3) Er的弥散强化效应比Al_(3) Sc更显著。Er元素的加入及Al_(3) Er相的析出可明显细化铝合金的组织,提高铝合金的再结晶温度,促进主强化相的析出,最终大幅度提高铝合金的强度或塑性。Er元素还可以与Zr等元素形成高稳定性Al_(3)(ErZr)等复合强化相,通过其对位错亚结构、晶粒形态调控等多层次作用机理,有效地提高铝合金耐热性能、耐腐蚀性能,以及3D打印成形裂纹抑制等综合性能。目前,微合金化元素Er及其复合微合金化作用已经成功应用在Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn-Mg系变形铝合金以及铸造铝合金、3D打印铝合金中,成为提高铝合金综合性能的一种重要方法。

选区激光熔化成形Ti6Al4V合金拉伸性能提高的研究

目的提高选区激光熔化(SLM)成形Ti6Al4V合金的成形态延伸率,使成形态组织的拉伸性能接近或达到锻件标准。方法采用原位分解的方法,通过调节SLM成形过程中的工艺参数,如激光功率、能量密度、层厚、支撑所占面积比等,使已成形层中的针状α'马氏体在温度场作用下分解成α+β相。利用微观组织分析(SEM)、物相分析(XRD)和拉伸性能测试,明确Ti6Al4V合金发生原位分解的条件。结果增加SLM制造的层厚(60μm),提高激光功率(375 W),有利于降低SLM制造过程中的冷却速度和温度梯度,使马氏体组织发生a'→a+b相变。SEM和XRD结果表明,Ti6Al4V合金原位分解后的成形态显微组织由针状α相和颗粒状β相构成,不同于高温梯度和极快冷却速度下的常规SLM成形态组织。拉伸性能测试结果表明,Ti6Al4V经过原位分解后,在提高延伸率的同时,仍保持高屈服强度,屈服强度达到1100MPa以上,延伸率达到8%。断裂机制为韧性断裂。结论 SLM成形的Ti6Al4V合金经原位分解后,拥有更好的韧性,成形态的拉伸性能得到提高。

激光粉末床融合铝合金微合金化研究进展

针对传统铝合金在激光粉末床融合技术(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)中的高裂纹敏感性,总结了近年来通过微合金化方法改善LPBF铝合金成型性及力学性能的研究进展。综述了微合金元素在成型过程中的作用机理,重点讨论了Er、Zr元素对微观组织的调控即晶粒细化,总结了LPBF微合金化铝合金的成型工艺研究,分析了微合金改性后热处理工艺诱导第二相弥散析出及对应力学性能的研究。对未来LPBF铝合金微合金化研究提出展望,开发新的微合金改性铝合金并探索适合工业生产的热处理工艺,获得低成本、高强度的LPBF铝合金。