激光选区熔化制备超薄铝合金板的可行性及力学性能
发布时间：2022-02-10 09:14
利用激光选区熔化（SLM）技术制备厚度为0.1～0.8 mm的AlSi10Mg铝合金薄板以及内腔间隙为0.5 mm的中空板,研究了薄壁结构SLM成形的可行性及成形件的力学性能。结果表明:SLM技术能够成形出壁厚0.2 mm以上的薄板以及空腔间隙0.5 mm的空心板,但厚度0.5,0.6 mm的薄板出现空心现象,通过减小光斑尺寸及调整轮廓工艺参数进一步提高了SLM成形薄板的精度,避免出现空心薄板;SLM成形薄板及经T6热处理后的抗拉强度均超过200 MPa,0.7 mm厚试样的力学性能较好;采用试验用SLM参数能够打印出薄壁、封闭腔散热器产品。
【文章来源】：机械工程材料. 2020,44(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
AlSi10Mg铝合金粉末形貌
首先采用上述工艺参数进行不同厚度实心薄壁板成形可行性试验，三维模型尺寸为15 mm×（0.1～0.8)mm×15mm（长×宽×高），共计8片试样。然后采用SLM技术成形中空薄壁板，空腔模型内腔间隙为0.5mm，两侧壁厚在0.1～0.7 mm，长度和高度均为15mm，共计7片试样。最后制备7组薄板室温拉伸试样，试样形状和尺寸如图2所示，设计厚度为0.1～0.7mm，每个厚度下分别成形6根平行试样。通过线切割机将拉伸试样取下，对其表面打磨以去除黏渣等杂质，每组取3根试样进行T6热处理，即在（530±5）℃下保温2h水冷，然后在（170±5）℃下保温8h空冷。按照GB/T228.1—2010，使用Instron万能试验机对成形态试样和热处理态试样进行室温拉伸试验，拉伸速度为2mm·min-1，并与常规厚度（2 mm）试样进行对比。激光选区熔化纵向力学性能一般最低，故测试纵向力学性能。对薄板试样截面进行磨抛处理，用Keller溶液（HF,HCl,HNO3,H2O的体积比为1∶1.5∶2.5∶95）腐蚀约20s，利用NOVA navoSEM 450型扫描电子显微镜观察显微组织。
由图3(a）可以看出，0.2～0.8 mm厚的AlSi10Mg铝合金薄板均可成形，但0.5,0.6mm厚薄板两侧轮廓发生剥离出现轻微空心现象。此外，0.1mm薄板的实测厚度约为0.2mm，说明试验所用激光选区熔化技术可成形薄板的壁厚最小为0.2mm。间隙为0.5 mm的中空薄板亦均可成形，但0.5,0.6 mm厚中空薄板两侧板壁同样出现空心现象。2.2 薄壁结构SLM成形原理
【参考文献】：
期刊论文
[1]退火温度对激光选区熔化AlSi10Mg合金微观组织及拉伸性能的影响[J]. 闫泰起,唐鹏钧,陈冰清,楚瑞坤,郭绍庆,熊华平. 机械工程学报. 2020(08)
[2]热处理对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金中共晶硅形貌与分布的影响[J]. 马尧,岳源. 机械工程材料. 2020(04)
[3]激光选区熔化制备负泊松比椭圆多孔AlSi10Mg合金性能的数值模拟[J]. 王晓,王怀明,祁俊峰,李志杰,张扬. 机械工程材料. 2020(03)
[4]铝合金激光选区熔化成型能力研究[J]. 马大卫,张文斌. 制造技术与机床. 2019(09)
[5]AlSi10Mg粉末激光选区熔化温度场的数值模拟[J]. 杜洋,乔凤斌,郭立杰,李鹏,朱小刚. 电焊机. 2018(08)
[6]选区激光熔化成形AlSi10Mg组织与拉伸性能的各向异性研究[J]. 侯伟,陈静,储松林,王修专,杨志逸,张毓祺,滕伟斌. 中国激光. 2018(07)
[7]扫描方式与预热温度对激光选区熔化制备大尺寸AlSi10Mg合金性能的影响[J]. 孙靖,朱小刚,王联凤,程灵钰,张成林. 机械工程材料. 2017(10)
[8]选区激光熔化快速成形系统的关键技术[J]. 吴伟辉,杨永强. 机械工程学报. 2007(08)
[9]金属零件选区激光熔化直接快速成形工艺及最新进展[J]. 杨永强,吴伟辉,来克娴,黄常帅,付凯旋,张荣明. 航空制造技术. 2006(02)
本文编号：3618641
【文章来源】：机械工程材料. 2020,44(11)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
AlSi10Mg铝合金粉末形貌
首先采用上述工艺参数进行不同厚度实心薄壁板成形可行性试验，三维模型尺寸为15 mm×（0.1～0.8)mm×15mm（长×宽×高），共计8片试样。然后采用SLM技术成形中空薄壁板，空腔模型内腔间隙为0.5mm，两侧壁厚在0.1～0.7 mm，长度和高度均为15mm，共计7片试样。最后制备7组薄板室温拉伸试样，试样形状和尺寸如图2所示，设计厚度为0.1～0.7mm，每个厚度下分别成形6根平行试样。通过线切割机将拉伸试样取下，对其表面打磨以去除黏渣等杂质，每组取3根试样进行T6热处理，即在（530±5）℃下保温2h水冷，然后在（170±5）℃下保温8h空冷。按照GB/T228.1—2010，使用Instron万能试验机对成形态试样和热处理态试样进行室温拉伸试验，拉伸速度为2mm·min-1，并与常规厚度（2 mm）试样进行对比。激光选区熔化纵向力学性能一般最低，故测试纵向力学性能。对薄板试样截面进行磨抛处理，用Keller溶液（HF,HCl,HNO3,H2O的体积比为1∶1.5∶2.5∶95）腐蚀约20s，利用NOVA navoSEM 450型扫描电子显微镜观察显微组织。
由图3(a）可以看出，0.2～0.8 mm厚的AlSi10Mg铝合金薄板均可成形，但0.5,0.6mm厚薄板两侧轮廓发生剥离出现轻微空心现象。此外，0.1mm薄板的实测厚度约为0.2mm，说明试验所用激光选区熔化技术可成形薄板的壁厚最小为0.2mm。间隙为0.5 mm的中空薄板亦均可成形，但0.5,0.6 mm厚中空薄板两侧板壁同样出现空心现象。2.2 薄壁结构SLM成形原理
【参考文献】：
期刊论文
[1]退火温度对激光选区熔化AlSi10Mg合金微观组织及拉伸性能的影响[J]. 闫泰起,唐鹏钧,陈冰清,楚瑞坤,郭绍庆,熊华平. 机械工程学报. 2020(08)
[2]热处理对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金中共晶硅形貌与分布的影响[J]. 马尧,岳源. 机械工程材料. 2020(04)
[3]激光选区熔化制备负泊松比椭圆多孔AlSi10Mg合金性能的数值模拟[J]. 王晓,王怀明,祁俊峰,李志杰,张扬. 机械工程材料. 2020(03)
[4]铝合金激光选区熔化成型能力研究[J]. 马大卫,张文斌. 制造技术与机床. 2019(09)
[5]AlSi10Mg粉末激光选区熔化温度场的数值模拟[J]. 杜洋,乔凤斌,郭立杰,李鹏,朱小刚. 电焊机. 2018(08)
[6]选区激光熔化成形AlSi10Mg组织与拉伸性能的各向异性研究[J]. 侯伟,陈静,储松林,王修专,杨志逸,张毓祺,滕伟斌. 中国激光. 2018(07)
[7]扫描方式与预热温度对激光选区熔化制备大尺寸AlSi10Mg合金性能的影响[J]. 孙靖,朱小刚,王联凤,程灵钰,张成林. 机械工程材料. 2017(10)
[8]选区激光熔化快速成形系统的关键技术[J]. 吴伟辉,杨永强. 机械工程学报. 2007(08)
[9]金属零件选区激光熔化直接快速成形工艺及最新进展[J]. 杨永强,吴伟辉,来克娴,黄常帅,付凯旋,张荣明. 航空制造技术. 2006(02)
本文编号：3618641
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