激光粉末床的融合Crack-Proof Al-Cu-Mg-Y合金

在《华尔街日报》最近发表的一篇文章加法制造,研究人员讨论了力学特性和微结构laser-fabricated,无Al-Cu-Mg-Y合金。

研究:凝胶微观结构表征和力学性能无Al-Cu-Mg-Y合金激光粉末床融合臆造出来的.Image信贷:Ingo Bartussek / Shutterstock.com

背景

激光粉末床融合(LPBF)、粉bed-based加法制造(AM)技术,已用于创建复杂几何金属组件。由于增加了生产高强度轻量级组件,需要应用LPBF Al合金最近收到了很多的关注。

如前所述,硅系统是最受欢迎的铝合金LPBF。虽然后加热治疗可以增加LPBF产生的硅合金的韧性,强度逐渐开始下降由于细细胞共晶硅的粗化阶段。最近,已经尝试使用LPBF过程创建热处理锻铝合金。

必须使用预热为了防止凝固在锻铝合金由LPBF骨折。然而,它是具有挑战性的诱导精制LPBF过程中微观结构的预热处理在一个相当高的温度。造成LPBF-fabricated Al合金,接种治疗已被证明是一个更实际的方法,防止凝固裂纹的形成。近期调查的接种治疗无造成Al合金由LPBF已经广为人知。LPBF过程的快速冷却速率和显著的热梯度,然而,严重限制了有益的接种处理对晶粒细化的影响。稀土元素钇(Y)是一个有前途的合金化成分Al合金的铸造性能和机械特性。

关于这项研究

在这项研究中,作者讨论了一个独特的发展,高强度Al-Cu-Mg-Y合金通过就业LPBF 2024合金粉末的修改与稀土钇(Y)。稀土元素Y被发现一个有效的合金化元素Al-Cu-Mg-Y LPBF产生的合金。这主要是由于精制谷物的结合,减少凝固裂纹敏感性指数,脆性温度范围限制。LPBF过程中,元素Y也可以与铝和铜反应生成₈铜₄Y阶段。

该团队使用更多₈铜₄Y阶段和细颗粒在LPBF-produced Al-Cu-Mg-Y合金抗压屈服强度比大部分Al合金。Al-Cu-Mg-Y合金由LPBF严重变形没有崩溃的显著压缩应变约70%。Al-Cu-Mg-Y合金由LPBF体现出明显的增加的压应力超过屈服点T6热处理后,这是符合均匀分布的Ω沉淀Al矩阵。此外,对于产生的Al-Cu-Mg-Y合金LPBF和T6热处理,抗拉强度比抗压强度低。两种合金的内部气孔在这个变化过程中扮演了一个角色。

研究人员使用Y-modified 2024合金粉末来创建一个新的Al-Cu-Mg-Y LPBF合金。脆性温度范围,对凝固裂纹敏感性,综述了细晶粒结构与crack-elimination LPBF Al-Cu-Mg-Y合金产生的机制。LPBF过程和T6热处理,微观结构演化及其影响的机械特征无Al-Cu-Mg-Y合金被彻底检查。这项工作作为创作的基础创新、高强度合金适合LPBF。

观察

Al-Cu-Mg-Y合金的微观结构和抗压性能的微观结构研究和对比Y-free LPBF-produced Al-Cu-Mg合金。结果表明,元素Y的包容是一个成功的方法去除凝固骨折和增强抗压特性。的LPBF-produced Al-Cu-Mg-Y合金无孔隙度值为1.27±0.12卷。%,Al-Cu-Mg合金相比,几乎直接凝固骨折沿着建筑的方向。凝固裂纹敏感性指数,脆化温度范围,细粮与根除凝固裂纹有关。

元素Y的存在导致脆性温度范围越来越受到限制,减少凝固裂纹发展的可能性。元素Y可以提高抗裂性通过降低裂纹敏感性指数。元素Y精制谷物液体喂养,提高他们的能力和使半固态材料困难。亚博网站下载这阻止了相邻颗粒之间的凝固裂纹的形成。元素Y除了造成的₂铜的阶段LPBF-produced Al-Cu-Mg-Y Al合金所取代₈铜₄Y阶段,也不同于微观结构的LPBF-produced Al-Cu-Mg合金。

艾尔₈铜₄Y阶段的形成主要是由于大-形成焓的阶段和化学活性元素Y .此外,元素Y精制的谷物Al-Cu-Mg-Y合金由LPBF通过提高粮食生长限制因子。T6热处理导致的改变Al-Cu-Mg-Y从Al合金₈铜₄Y树突艾尔₈铜₄Y粒子yabo214。更大的基地₈铜₄Y粒子yabo214然后牺牲较小的变粗了。艾尔₂CuMg和艾尔_x锰_y粒子生产都同时发生。

结论

总之,本研究阐明,T6热处理后,整个粮食结构LPBF-fabricated Al-Cu-Mg-Y合金保持不变,当考虑晶界的钉的分布式粒子Al矩阵。yabo214Al-Cu-Mg-Y合金的抗压屈服强度,这是由LPBF, 267±10 MPa,超过大多数Al合金。

由于生产沉淀,导致高层抵抗剪切塑性变形过程中,LPBF制造生产的Al-Cu-Mg-Y合金表现出快速增量T6热处理后的压应力。

源

陈,Y。肖,C。、朱、S。,等。凝胶微观结构表征和力学性能无Al-Cu-Mg-Y合金激光粉末床融合臆造出来的。加法制造103006 (2022)。https://www.亚博老虎机网登录sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214860422003992

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