SLM成形AlSi10Mg合金及SiC/AlSi10Mg复合材料的耐蚀和耐磨性能

利用SLM成形制备SiC/AlSi10Mg复合材料,采用XRD,SEM,EDS,EBSD,电化学方法和摩擦磨损实验分析其物相特征、微观组织和耐蚀、耐磨性能,并与SLM成形AlSi10Mg合金进行对比。结果表明:在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,SLM成形SiC/AlSi10Mg试样的腐蚀电流密度(2.0827μA/cm^(2))小于SLM成形AlSi10Mg试样的腐蚀电流密度(3.389μA/cm^(2)),同时SLM成形SiC/AlSi10Mg试样表面钝化膜的厚度(7.1 nm)大于AlSi10Mg试样表面钝化膜的厚度(1.9 nm),说明SLM成形SiC/AlSi10Mg试样耐蚀性能更优。究其原因为,SiC加入后引起晶粒细化、大角度晶界比例增多及铝基体连续性破坏,进而导致腐蚀速率减缓,耐蚀性能增强。此外,与SLM成形AlSi10Mg合金的硬度(103.58±7.41)HV_(0.2)相比,SLM成形SiC/AlSi10Mg复合材料的硬度(207.68±16.02)HV_(0.2)大约是前者的2倍,硬度明显提高,耐磨性能增强;SLM成形AlSi10Mg和SiC/AlSi10Mg的磨损机制均以磨料磨损和氧化磨损为主。

SiC_(p)体积分数对SLM成形SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料组织及力学性能的影响

为了解SiC_(p)体积分数对SLM成形SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料的力学性能的影响规律,本文通过改变SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料中SiC_(p)的体积分数,研究了不同SiC_(p)体积分数下复合材料的显微组织及力学性能变化规律。研究结果表明:随着SiC_(p)体积分数的增加,复合材料的中的冶金孔洞的增多及Si形貌的改变是其力学性能降低的主要原因。当SiC_(p)体积分数为3%时,复合材料的抗拉强度及延伸率最高,分别达到417.3MPa和4.9%。

SiC含量对激光选区熔化制备SiC_(P)/AlSi10Mg复合材料组织与性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)成形技术分别制备了SiC颗粒含量15wt%、30wt%的SiC_(P)/AlSi10Mg复合材料。研究了SLM工艺参数扫描速度对不同SiC颗粒含量的复合材料致密度、显微组织、显微硬度的影响规律。结果表明,随着激光扫描速度的升高,两种复合材料的致密度、显微硬度均降低。同一工艺参数下,随SiC颗粒含量升高,基体中出现大量孔洞、裂纹、未熔颗粒等缺陷,导致致密度降低。激光功率490 W、铺粉层厚0.04 mm、扫描间距0.12 mm、扫描速度1000 mm/s的工艺参数下,SiC颗粒含量15wt%时,可达到最大相对密度96.2%,而增加SiC颗粒含量至30wt%,最大相对密度仅为90.2%。随着SiC颗粒含量的增加,基体中位错密度升高,导致显微硬度增大,最大显微硬度可达228.5HV0.2,与SLM成形的未添加SiC颗粒AlSi10Mg显微硬度相比有明显升高。

SiC_p/AlSi10Mg激光选区熔化成形组织及性能研究

为研究激光选区熔化(SLM)成形工艺参数(激光功率和扫描速度)对SiC p/AlSi10Mg致密度和机械性能的影响规律,通过对SiCp/AlSi10Mg复合材料进行SLM成形,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察SiCp/AlSi10Mg复合材料显微组织及形貌,采用阿基米德排水法测试其致密度,同时对成形件的显微硬度进行分析。研究结果表明:所制备试样中SiC增强颗粒分布较为均匀,并与基体结合紧密。获得的SiC p/AlSi10Mg成形件最高致密度可达到96.54%,其SLM的表面硬度远高于铸件标准;激光功率作为影响材料微观组织及力学性能的因素之一,决定了能量密度(η)的大小,当η达到48 J·mm-3时,成形试样的显微硬度平均值为240.06 HV。研究为SLM成形SiCp/AlSi10Mg复合材料在航天和空间领域的应用提供了理论基础和实验依据。

选区激光熔化工艺参数对SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料致密度和硬度的影响

为提高选区激光熔化(SLM)成型SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料的致密度,采用Box-Behnken曲面响应法系统研究了激光功率P、扫描速率V、扫描间距S三个工艺参数与成型件致密度的关系,获得了SLM工艺参数和致密度的关系模型和最佳工艺参数。研究结果表明:扫描速率V、激光功率P、扫描间距S对SLM成型SiC_(p)/AlSi10Mg复合材料致密度的影响程度依次降低。当激光功率为250 W,扫描速度为1200 mm·s^(-1),扫描间距为0.1 mm时,该复合材料的最高致密度可达97.72%,显微硬度为240.8 HV。响应面致密度模型优化下的工艺参数预测致密度最高为97.88%,与本实验结果具有较高吻合性。

热处理工艺对激光选区熔化SiC_(p)增强Al10SiMg复合材料组织及力学性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)制备了SiCp增强Al10SiMg复合材料,研究了不同热处理工艺对SiC_(p)/Al10SiMg复合材料微观组织演变及力学性能的影响。结果表明,经T2(人工时效)处理后,复合材料的显微组织变化不明显,但力学性能有所提高;经T6(固溶热处理+人工时效)处理后,共晶硅网格消失,过饱和Si颗粒从基体中析出,使Al基体软化,复合材料的抗拉强度以及硬度显著降低,但伸长率有所提高。随着固溶温度的升高(500~525℃),Mg_(2)Si相首先析出,在500℃左右时析出金属间化合物AlFeSi,其含量随固溶温度升高不断增多。在T6热处理过程中,随着固溶温度的升高,复合材料的硬度以及抗拉强度均有所提升,其原理是Mg_(2)Si相的析出以及金属间化合物的沉淀强化克服了显微组织的粗化和基体软化的影响。

激光功率对PLC控制的SLM成形SiC增强铝基复合材料组织与性能的影响

目的提升激光选区熔化成形(SLM)SiC增强铝基复合材料的力学性能。方法以球形纳米SiC和类球形AlSi10Mg粉末为原料,采用球磨工艺和基于PLC控制的SLM技术制备了SiC增强铝基复合材料(SiC/AlSi10Mg),考察了激光功率对复合材料物相、显微组织和力学性能的影响。结果复合粉末和激光功率为120~240 W的复合材料都主要含Al相和Si相;随着激光功率的增大,Al相择优结晶取向由(111)晶面转变到(200)晶面,在较高激光功率下,SLM成形试样中SiC熔化并与基体材料发生反应形成了Al4SiC4、Al4C3碳化物。在不同激光功率的SLM成形复合材料中都可见暗黑色α-Al基体和灰白色Al-Si共晶;随着激光功率增至210 W,Al-Si共晶组织逐渐碎片化并演变为网状,平均晶粒尺寸和小角度晶界体积分数逐渐增大。当激光功率从150 W增至240 W时,复合材料的纳米硬度和弹性模量先增后减,压缩强度逐渐减小,抗拉强度逐渐增大、断后伸长率先减后增而后又减小。结论当激光功率为210 W时,SiC增强铝基复合材料具有良好的综合力学性能,这主要与组织均匀化、晶粒细化以及碳化物/基体界面结合改善等有关。