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    激光粉末床熔融技術成形鋁合金缺陷研究

    819   編輯：中冶有色網   來源：馬成燕, 陶雙洋, 韓 璐, 屠天涯, 杜英奇, 趙昕陽, 孫金娥  
    2024-04-25 15:59:47
    激光粉末床熔融技術成形鋁合金缺陷研究 總結： 摘要: 在過去二十年中，增材制造工藝已廣泛應用于許多工業領域的復雜形狀部件制造，其主要應用領域之一是航空航天業。激光粉末床熔融技術成形鋁合金因其具有極高的強度–重量比以及出色的可加工性，在該領域廣泛使用。然而，增材制造工藝對高強鋁合金的適用性仍受到缺陷的限制。打印過程中鋁合金形成的缺陷主要有球化、氣孔、表面質量差、裂紋、幾何變形等，這些缺陷嚴重影響了鋁合金組織結構的均勻性與完整性，進而影響其綜合力學性能。本文概括了粉末床熔融技術打印鋁合金過程中缺陷形成的原因及影響。 綱要： 此外，LPBF技術特有的快速熔融冷卻和反應重熔，極易使鋁合金成形件內部產生較大的殘余應力。1955年，美國Battelle研究所 [1] 研發的熱等靜壓(HIP)技術經不斷優化后，有效消除了LPBF成形鋁合金所產生的殘余應力，并改變缺陷局部的幾何形狀，從而延長了疲勞壽命；2011年，德國埃爾朗根–紐倫堡大學 [2] 研究采用LPBF技術對高強鋁合金和自主開發的Al-Cu、Al-Zn粉體系合金成形的可行性，很有希望用于多層加工。以上研究表明，開發有效的加工技術、采用后熱處理工藝或拓寬加工工藝窗口等在一定程度上可有效改善、避免LPBF成形鋁合金球化、裂紋、孔隙、表面質量、幾何變形等缺陷的形成，獲得高度致密的鋁合金，并優化其組織結構，協調提升其強度–塑性綜合性能。Figure 1. Spheroidization and satellite ball defects in AlSi10Mg at a scanning speed of 750 mm/s圖1. 掃描速度為750 mm/s時AlSi10Mg中的球化和衛星球缺陷具體地，當所采用的激光工藝參數不足以提供穿過粉層、熔化粉末的能量時，熔池底部周圍仍存在松散的粉末顆粒，對熔池幾乎沒有約束力，熔池的形狀僅有氣液表面張力決定，熔滴會迅速收卷球化，因激光與粉層作用過程中激起的煙塵顆粒掉落至凝固區域附近，留在熔道或層間；或因激光加工參數不當引起的熔融不完全，導致熔道出現斷裂、不規則，甚至出現扭曲，形成球化的金屬液滴 [7]。另外，根據吉布斯自由能能量最低原理，當金屬凝固緩慢時，長期處于液態的合金形成球形以降低表面張力。此外，還有一種高強度3D打印鍛造鋁合金材料采用了添加鋯基成核劑的方式實現晶粒細化、消除裂
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