粉体性能及选区激光熔化打印工艺对AlSi10Mg合金致密化行为的影响

本研究重点探索了AlSi10Mg合金的粉体性能以及选区激光熔化(SLM)打印工艺对AlSi10Mg合金粉体致密化行为的影响。通过对两种粒度组成不同的球形AlSi10Mg合金粉体在选区激光熔化(SLM)工艺过程中致密化行为的研究,发现AlSi10Mg粉体粒度组成对SLM打印过程中的致密化程度有关键性影响:粗粉含量较高,更有利于较高致密度的SLM打印件的制备。通过选取上述两种粉体中SLM打印性能较高的AlSi10Mg粉体,采用Box-Behnken响应曲面实验设计系统探索了SLM工艺参数对打印件致密度的影响规律,获得了SLM打印工艺参数与打印件相对密度的定量关系模型。研究发现,SLM打印参数中对AlSi10Mg合金相对密度的影响程度从大到小依次为:激光功率、扫描速度、扫描间距;当激光功率为375 W、扫描速度为2 000 mm/s、扫描间距为50μm时,AlSi10Mg打印件的相对密度值可达到98.26%,抗拉强度可达487 MPa。

高压开关壳体用高强铸造铝合金的研究

为了提高高压开关壳体用铸造合金的材质水平以满足超高压大容量输变电设备对壳体材料性能的要求,进行了高强铸造铝合金的研究。试验在AlSi10Mg合金的基础上,主要考查了合金元素Cu及变质剂RE、Sr对合金热处理后力学性能的影响。试验结果表明:RE变质可同时提高AlSi10Mg合金热处理后的抗拉强度和伸长率;合金元素Cu提高合金的抗拉强度,但使得伸长率大大降低;在加入1%RE变质的同时复合加入Sr变质剂,可在进一步提高合金性能的同时,明显提高合金的伸长率。在含1%Zn、0.15%Ti的AlSi10Mg合金Cu含量3%时,复合加入1%RE和0.015%Sr变质,热处理后的力学性能可达到:σb=370MPa,δ5=2%,可以满足目前对高压开关壳体性能的要求。

选择性激光熔化成形AlSi10Mg合金甲烷泵壳体开裂失效分析

某甲烷泵壳体采用AlSi10Mg合金粉末选择性激光熔化成形,即3D打印(three dimension printing)快速成形技术,但在成形后发现有贯穿轮廓的层间裂纹。通过采用光谱仪及电感耦合等离子体ICP检测材料化学成分、万能试验机检测力学性能、体视显微镜分析裂纹宏观形貌、场发射扫描电镜分析断口微观形貌、材料显微镜检测裂纹处及成形件基体的金相组织,结果表明,AlSi10Mg甲烷泵壳体激光成形件内腔表面裂纹实际为该铝合金壳体激光成形时的层间未熔合缺陷。其原因是激光振荡器不稳定导致功率过低和激光扫描速度过快。

某机载壳体零件3D打印工艺质量提升

在选区激光熔化成形AlSi10Mg合金结构件过程中,支撑直接影响打印件的成形质量和打印成败。合理的支撑可有效的将成形过程中产生的热量传导出去,保证成形质量;可抑制打印过程中变形的产生,保证打印成功;可减少支撑去除难度,保证零件的表面质。针对某机载壳体零件设计了两种3D打印支撑结构,并对其进行了对比分析及打印验证;同时对其中一种支撑结构导致打印失败的原因进行了深入分析,提出改进方案并进行打印验证,最终得到了合适的支撑结构设计方案和满足使用要求的壳体打印件,打印质量得到大幅度提升。