AlSi10Mg铸造铝合金化学导电氧化工艺研究

某型号零部件水冷板采用3D打印成型加工的AlSi10Mg铸造铝合金,零部件表面处理工艺的特殊性,再加上该零件多孔、内部有很多密闭的腔体,采用常规的表面处理技术,难以满足零件表面特殊的性能需求。为了探究该零部件的表面防护工艺,对试样进行了导电氧化处理,之后对宏观照片和SEM微观形貌进行了分析;并对导电氧化处理后的试样进行了电化学测试和盐雾腐蚀试验测试,进而对极化曲线、腐蚀电位等试验参数进行了分析。结果表明:采用合适的导电氧化工艺可以明显提高AlSi10Mg铸造铝合金的耐蚀性,满足零件特殊环境使用需求。

流变铸造浆料温度对AlSi7Mg合金组织和性能的影响

采用流变铸造生产了AlSi7Mg铝合金的压铸件,对不同浆料温度的压铸件的微观组织进行了观察,并测试了不同参数生产出的压铸件的力学性能。结果表明,不同浆料温度下汽车用流变压铸AlSi7Mg合金的冷却速度随浆料温度的升高而逐渐增大;合金的晶粒平均尺寸随浆料温度的降低而逐渐变大;合金的抗拉强度随浆料温度的升高先升高后降低;合金的断后伸长率随着浆料温度的降低而增加。在浆料温度600℃时,汽车用流变压铸AlSi7Mg合金的力学性能最佳。

工艺参数对挤压铸造成形AlSi7Mg铝合金构件组织与性能的影响

借助重力铸造和挤压铸造技术分别成形了AlSi7Mg铝合金模拟构件,利用拉伸试验机、金相显微镜和扫描电镜等手段研究了工艺参数对成形件组织与性能的影响规律。结果表明:与重力铸件相比,挤压铸造件的抗拉强度、伸长率和屈服强度分别提高了41%、562%和0.5%,挤压铸造件的平均晶粒尺寸随着浇注温度、模具温度和保压时间的增加呈现出先减小后增大的趋势。最佳挤压铸造工艺参数范围为浇注温度700~720℃、模具温度200~250℃、保压15~30 s,在该工艺条件下最好的综合力学性能为抗拉强度221 MPa、屈服强度121.5 MPa和伸长率7.6%。Si、Fe、Mn、Mg等元素在晶界处发生偏析,对挤压铸造成形件的力学性能会产生不利影响。

AlSi10Mg铝合金激光熔化沉积显微组织及力学性能

为了提高同轴送粉激光熔化沉积技术AlSi10Mg铝合金的成形质量,文中通过单道扫描试验、块体成形试验和拉伸性能测试研究不同工艺参数下试样致密度、组织和性能变化趋势及原因,并进行优化.结果表明:试样成形质量受能量密度和扫描间距影响;拉伸性能可通过减少组织缺陷、增强固溶强化效果两种方式提高.工艺优化后,单道表面光滑,无球化现象,块体试样致密度良好,无大尺寸孔隙和裂纹,致密度提高至99. 2%;试样显微组织为具有定向快速凝固特征的Al-Si共晶形貌,存在胞晶、柱状树枝晶和发散树枝晶3种组织,随着冷却速率的增大,Si相在Al基体中的溶解度增加至7. 6%,固溶强化效果增强.因此,通过工艺参数优化可得到性能良好的激光熔化沉积AlSi10Mg试样,拉伸强度可达292 MPa,较铸件提高了33%.

AlSi10Mg(Cu)铸铝合金的热疲劳裂纹萌生及早期扩展行为

微观观察AlSi10Mg(Cu)铸铝合金在热疲劳裂纹的萌生和早期扩展过程,重点研究共晶硅粒子对热疲劳裂纹行为的影响。结果表明:热疲劳裂纹萌生于脱粘共晶硅粒子与铝基体间的开裂界面,原因是共晶硅粒子与铝基体的热膨胀系数不同,引起热循环过程中两相热应变不协调,从而在两相界面处产生循环应力而引起疲劳破坏。热疲劳裂纹的扩展在长度和宽度上同时进行,具有良好塑性的铝枝晶对疲劳裂纹的扩展起阻碍作用。对热疲劳过程中共晶硅粒子周围应力场的模拟分析进一步解释了实验现象。

3D打印AlSi10Mg铝合金内部缺陷聚类分析

使用3D打印机制备了15mm^3的AlSi10Mg铝合金正方体。然后使用高精度纳微米CT扫描该立方体内部的打印缺陷,提取出大于0.0001mm^3缺陷的构形和尺寸等属性。先后使用因子分析和K-means聚类处理提取出的数据样本。分析结果:CT扫描得到348个缺陷样本,提取样本的16种属性,用因子分析计算因子和综合得分,找出最严重的前20个缺陷。利用K-means聚类把348个缺陷样本分为4类,构建矩阵散点图对聚类结果进行验证分析,聚类结果可靠。

激光选区熔化成形AlSi10Mg铝合金粉末特性研究

增材制造技术是一种新型的成形技术,其优点在于无需机械加工或任何模具就可快速地将零件从数字模型制造成实体零件,从而缩短产品的研制周期,提高生产效率。激光选区熔化成形专用金属粉末作为增材制造技术最重要的原材料,有着自身独特的规律,粉末特性影响SLM工艺参数的制定。对SLM专用AlSi10Mg粉末特性进行研究(包括粉末化学成分、比表面积和粉末粒度分布等)的结果表明,SLM使用的金属粉末要求粒度小、粒度分布窄、球形度高、氧含量低和流动性好等。

3D打印AlSi10Mg铝合金内部缺陷聚类研究

文章应用3D打印机,相应制备形成AlSi10Mg铝合金正方体作为铝合金块试样,进行打印缺陷扫描分析,提取出属性信息,并进行因子分析、K-means聚类处理,相应提取数据样本。旨在通过打印缺陷分析,切实探索AlSi10Mg合金3D打印缺陷的共同规律。本文针对3D打印AlSi10Mg铝合金内部缺陷聚类进行了分析和研究,仅供参考。

基于神经网络的汽车用AlSi7Mg铝合金压铸工艺优化

建立了高精度、高通用性的AlSi7Mg铝合金压铸工艺的人工神经网络模型,优化了AlSi7Mg合金的铸件性能。通过相关度分析,确定了输入变量对AlSi7Mg合金力学性能的相关性。结果表明,铸态AlSi7Mg合金的力学性能对Mg元素含量最为敏感。不同压铸参数对合金力学性能的相关度排序为Mg元素含量>>浇铸温度>模具预热温度>快充速度。最后预测了Mg元素含量对铸态AlSi7Mg合金力学性能影响,从结果中得出最佳的Mg元素含量应在0.35wt%~0.45wt%之间。

AlSi10Cu2Mg合金的半固态触变成形

结合汽车零件所用的材质 ,研究了AlSi10Cu2Mg合金的半固态坯料制备、部分重熔及空压机连杆的半固态触变挤压铸造成形 。

激光选区熔化2024改性AlSi10Mg合金

本文首先制备了含有1.5%(质量分数)TiC的2024铝合金粉末,并将其加入AlSi10Mg合金粉末中,形成AlSi10Mg-2024(TiC)混合粉末,然后采用激光选区熔化工艺对混合粉末成形,并对其沉积态和T6热处理态的显微组织及力学性能进行了表征。结果表明:激光选区熔化过程中2024铝合金中的TiC颗粒可作为异质形核点,促进Al形核,进而抑制粗大柱状晶的形成,显著细化铝合金的显微组织,并弱化了〈100〉//BD(Build direction,生长方向)丝织构的形成。经过T6热处理(520℃固溶2 h,190℃时效10 h)后,AlSi10Mg-2024(TiC)合金仍保持较高的力学性能,抗拉强度达到400 MPa。而经T6热处理后AlSi10Mg合金的强度仅为260 MPa。这是因为添加2024合金可以引入Cu元素,在时效过程中析出第二相粒子,强化铝合金基体。另外,时效过程中析出的纳米Si颗粒也可对T6热处理后的AlSi10Mg-2024(TiC)合金起到一定强化作用。

激光增材制造AlSi10Mg合金的力学性能研究进展

增材制造是近几十年发展起来的一种先进金属件近净成形技术,具有低能耗、短周期、高柔性、低成本等显著优势,已成为先进装备领域的前沿制造技术之一.与传统铸造相比,增材铝合金具有相当甚至更优的力学性能.然而,相关质量评估标准缺乏和疲劳性能分散性较大等问题限制了其在重大工程装备中的应用.重点以选区激光熔化成形的Al Si10Mg合金为对象,从“制造工艺—仿真模拟—性能评价”角度,系统分析了增材制造工艺参数、建造方向和热处理制度等几个重要因素对铝合金微观结构及力学性能的影响,总结了增材热力学过程模拟与力学性能的相关仿真研究现状,重点探讨了目前增材制造铝合金力学性能评价的国内外进展,并进一步归纳了基于组分调控提升铝合金力学性能的相关研究结果,最后对其发展趋势进行了展望.

机械振动对铸造铝合金组织与性能的影响

在AlSi10Mg铸造铝合金凝固过程中施加不同的机械振动幅度和机械振动频率的振动处理,研究了机械振动参数对AlSi10Mg合金组织和力学性能的影响。结果表明,随着机械振幅的增加,合金的抗拉强度和断后伸长率呈现先增加而后降低的趋势,在机械振幅为0.11mm时取得最大值;随着机械振动频率的增加,合金的抗拉强度和断后伸长率呈现先增加而后降低的趋势,在机械振动频率为36Hz时取得最大值;AlSi10Mg合金在凝固过程中的适宜的机械振动参数为:机械振幅为0.11mm、机械振动频率为36Hz。机械振动改善AlSi10Mg铸造铝合金的强度和塑性主要与合金的组织均匀性和晶粒细化有关。

触变成形AlSi7 Mg合金的组织与性能

AlSi7Mg合金半固态浆料经触变成形及热处理后 ,其性能得到显著提高。试验采用电子显微镜、扫描电镜及电子拉伸机 ,研究了液相线半连续铸造法制备的AlSi7Mg合金半固态浆料的组织、二次加热的合金组织、经触变成形及T6处理后的组织与性能。结果表明 ,触变成形并经热处理后的AlSi7Mg合金 ,其组织中析出相为Al3Si和AlSi化合物 ,σb 达到 2 90 .2MPa ,δ5达到 12 .9% 。

激光选区熔化AlSi10Mg铝合金激光熔化沉积连接区密集气孔缺陷特性以及缺陷消除方法

采用激光熔化沉积(LMD)工艺对激光选区熔化(SLM)成型的AlSi10Mg合金进行连接,对连接区进行X射线检测,检测结果显示连接区存在密集气孔。分析气孔形态、分布位置及其对试样力学性能的影响,并探寻消除该缺陷的方法。结果表明:密集气孔主要分布在基材与连接区交界的熔合线处,孔径为0~20μm,气孔在X射线底片上形成了水印现象;密集气孔在熔合线处的聚集导致该位置处的硬度远低于连接区和基材,从而影响了该处的力学性能;预热能够有效减轻该缺陷,使密集气孔均匀分散到整个连接区中,消除水印现象;预热试样的力学性能相比未预热试样显著提高,熔合线处的显微硬度为90.8 HV,抗拉强度为287 MPa(达到了基材的76.5%),较未预热试样分别提高了45%和19%;预热前后拉伸试样均为脆性断裂,预热提高了试样的延展性,延伸率达到5.0%。

激光粉末床熔融成形AlSi10Mg铝合金复杂流道构件研究

采用激光粉末床熔融技术制备不同截面与截面尺寸的长直流道试样以及复杂流道产品。研究结果表明,当流道截面尺寸小于2 mm时,激光粉末床熔融成形后流道的收缩而对残余粉末进行挤压,这将导致流道内残余粉末难以完全清除。此外,随着流道截面的增大,圆形流道上表面结合处呈现出表面质量变差的现象,而屋脊形截面流道由于倾斜角度保持不变而呈现较好的成形质量及尺寸精度。激光深穿透至非成形区粉末是造成流道上部区域粘附粉末颗粒的重要原因,而通过磨粒流、高压气流及水流等方式可以对其去除。结果表明,基于激光粉末床熔融技术设计与成形的复杂流道散热元件经X射线检测和计算机断层成像检测均无裂纹及残余粉末,并通过了2 MPa压力、保压5 min的耐压检测。最后,初步构建了复杂流道类构件的“设计—成形—检测”一体化流程。

激光选区熔化成形铝合金的组织、性能与倾斜面成形质量

采用优化工艺参数对AlSi10Mg铝合金进行激光选区熔化(SLM)成形,对平行于和垂直于SLM成形方向的显微组织、拉伸性能、冲击性能以及相对密度进行了对比研究;分析了SLM直接成形不同倾斜角度倾斜面的成形质量。结果表明:平行于SLM成形方向的显微组织与垂直于SLM成形方向的在生长方向上存在差异性;沿垂直于SLM成形方向截取试样的平均抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、冲击功分别为364 MPa,303 MPa,6.7%,5.1J,高于平行于SLM成形方向的;当倾斜角度不大于45°时,倾斜面成形质量较好,当倾斜角度大于50°时,倾斜面下表面出现坍塌现象。

激光选区熔化AlSi10Mg成型工艺及性能研究

激光选区熔化(SLM)是一种通过激光扫描粉末床逐层构建的增材制造技术,通过SLM成型AlSi10Mg合金致密度高,能够保证结构整体质量。通过FLOW3D数值模拟,确定激光功率、扫描速度和扫描间距与SLM质量的关系,并在最优工艺参数下进行显微组织和力学性能分析。结果表明,随着激光功率的增大,线能量密度增大,导致单道熔池宽度逐渐增加,成型质量提高;随着扫描速度及扫描间距的增大,SLM成型致密度降低。在最优工艺参数下,发现SLM成型的AlSi10Mg试样内部组织分布不均匀,存在细晶区、粗晶区和热影响区。室温下的极限抗拉强度可达219 MPa,屈服强度为153 MPa,冲击功可达到5.8 J,试件XOY面和XOZ面的表面硬度分别为(130±5) HV和(120±5) HV。通过试验对比可以发现,SLM成型AlSi10Mg试样力学性能远大于ZAlSi9Mg,接近于挤压型材6061铝合金,能够满足快速增材制造的应用需求。

铝合金轮毂的激光增材修复工艺研究

以2A14铝合金轮毂为研究对象,选用AlSi10Mg粉末,利用激光增材制造技术修复典型的破损2A14铝合金轮毂,优化激光增材制造工艺,当激光功率为2800W、光斑直径为3mm、送粉速率为10g/mm、搭接率为30%、扫描速率为480mm/min、基板厚度为10mm时,成形试样内部组织最为均匀,品质和打印效果最为理想。2A14铝合金轮毂修复区域填充饱满,加工处理后修复区域表面光滑,且无明显的裂纹和气孔等缺陷产生,达到使用要求。

选区激光熔化成形Sc-AlSi10Mg复材力学性能研究

为提高选区激光熔化成形AlSi10Mg零件力学性能,文中通过球磨法获得Sc-AlSi10Mg复合粉末,并研究成形试样的相成分、微观组织、显微硬度、拉伸性能和耐蚀性能。对相同工艺参数下成形的试样进行对比,0.5%(质量分数)Sc-AlSi10Mg试样显微硬度最高,由146.89 HV提高到174.88 HV,增长19.06%。0.1%(质量分数)Sc-AlSi10Mg试样拉伸性能最好,极限拉伸强度由370.20 MPa提高到420.98 MPa,提升13.72%;延伸率由8.96%提高到10.27%,提升14.62%。Sc-AlSi10Mg试样的耐蚀性能也有所增强。结果表明:添加稀土元素钪能细化选区激光熔化成形AlSi10Mg试样晶粒,通过细晶强化作用提升性能,这对其应用在航空航天、汽车等领域具有重要意义。