AlSi10Mg铝合金激光熔化沉积显微组织及力学性能

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2018.10.016

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2018, Vol. 46 ›› Issue (10): 117-125.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2018.10.016

AlSi10Mg铝合金激光熔化沉积显微组织及力学性能

吕非¹ 田宗军¹ 梁绘昕¹ 谢德巧¹ 沈理达¹ 肖猛²

1. 南京航空航天大学
2. 南京航空航天大学机电学院

收稿日期:2018-03-21 修回日期:2018-06-14 出版日期:2018-10-25 发布日期:2018-09-01
通信作者: 吕非( 1994-) ，男，博士生，主要从事增材制造方面的研究． E-mail: lvfei@nuaa.edu.cn
作者简介:吕非( 1994-) ，男，博士生，主要从事增材制造方面的研究
基金资助:
江苏省科技支撑计划重点资助项目;江苏省重点研发计划（产业前瞻与共性关键技术）重点资助项目;江苏省重点研发计划（产业前瞻与共性关键技术）竞争资助项目;江苏省科技项目;江苏省自然科学基金;青年科学基金项目

Microstructures and Mechanical Properties of AlSi10Mg Aluminum Alloy Fabricated by Laser Melting Deposition

Lǚ Fei1 TIAN Zongjun1 LIANG Huixin1 XIE Deqiao1 SHEN Lida1 XIAO Meng2

1． College of Mechanical and Electrical Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016， Jiangsu，China; 2． Nanjing Institute of Advanced Laser Technology，Nanjing 210038，Jiangsu，China

Received:2018-03-21 Revised:2018-06-14 Online:2018-10-25 Published:2018-09-01
Contact: 吕非( 1994-) ，男，博士生，主要从事增材制造方面的研究． E-mail: lvfei@nuaa.edu.cn
About author:吕非( 1994-) ，男，博士生，主要从事增材制造方面的研究
Supported by:
the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China( 51605473) ， the Science and Technology Support Program of Jiangsu( BE2014009-1) ， the Key Ｒesearch and Development Program of Jiangsu ( BE2015161， BE2016010-3) ， the Science and Technology Planning Project of Jiangsu Province， China( BE2015029) and the Natural Science Foundation of Jiangsu Province( BK20161476)

摘要/Abstract

摘要： 为了提高同轴送粉激光熔化沉积技术AlSi10Mg铝合金成形质量，本文通过单道扫描试验、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和原因，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三种组织，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292MPa，较铸件提高33%。

关键词: 激光熔化沉积, AlSi10Mg铝合金, 显微组织, 显微硬度, 拉伸性能

Abstract: In order to improve the manufacturing quality of the AlSi10Mg aluminum alloy fabricated by Laser Melting Deposition based on coaxial powder feeding, this paper carried out the single tracks test, block samples forming experiments and tensile property test to investigate the variation trend on the microstructure and property under different process parameters. The experimental results showed that the manufacturing quality of the LMD processed samples was significantly governed by energy density of laser beam and the hatch spacing. tensile property was improved by decreasing the level of porosity and enhancing the effect of solid solution strengthening. After process optimization, the morphology of the single tracks was smooth without spheroidization. The relative density of the block samples was increased to 99.2% without larger pores and cracks. The microstructure of samples had directional rapid solidification characteristics with Al-Si eutectic microstructure contained three microstructures of cellular crystal, columnar dendritic crystal and divergent dendrite crystal. With the increase of cooling rate, the solubility of Si phase in Al matrix was increased to 7.6%. The effect of solid solution strengthening was enhanced. Therefore, AlSi10Mg samples fabricated by laser melting deposition with good performance could be obtained by optimizing the process parameters. The tensile stress of the samples was 292MPa, which was 33% higher than that of the cast samples.

Key words: laser melting deposition ( LMD) , AlSi10Mg, microstructure, micro-hardness, tensile property

中图分类号:

TN249
TH164

吕非田宗军梁绘昕谢德巧沈理达肖猛. AlSi10Mg铝合金激光熔化沉积显微组织及力学性能[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(10): 117-125.

Lǚ Fei TIAN Zongjun LIANG Huixin XIE Deqiao SHEN Lida XIAO Meng. Microstructures and Mechanical Properties of AlSi10Mg Aluminum Alloy Fabricated by Laser Melting Deposition[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2018, 46(10): 117-125.

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Microstructures and Mechanical Properties of AlSi10Mg Aluminum Alloy Fabricated by Laser Melting Deposition

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