中南大學(xué)發(fā)表頂刊論文：研發(fā)出可用于增材制造的高強(qiáng)鋁鎂合金,！

來源：材料科學(xué)與工程

近日,，中南大學(xué)粉末冶金研究院研究員李瑞迪與新西蘭奧克蘭大學(xué),、中車工業(yè)研究院有限公司等單位聯(lián)合研發(fā)了一種適用于SLM制備工藝且具有良好抗裂性和高強(qiáng)度鋁鎂合金材料。

據(jù)悉,，鋁及其合金是工程應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)材料之一,，通過鑄造、鍛造和粉末冶金等傳統(tǒng)制造工藝加工,，往往制造成本較高,、交付周期較長；3D打印金屬構(gòu)件因?yàn)闊崃鸭y,、孔隙和球化等制造缺陷,，也大大限制了其應(yīng)用。因此,，微結(jié)構(gòu)調(diào)控與強(qiáng)度設(shè)計成為3D打印領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),。

研究人員研發(fā)出的用于3D打印的高強(qiáng)鋁鎂合金材料，時效處理后拉伸強(qiáng)度達(dá)到550MPa,，塑性在8%～17%之間,。

據(jù)介紹，研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計了一系列的鋁鎂合金材料,，并用霧化合金粉末進(jìn)行3D打印制備,。研究結(jié)果表明，在鋁鎂合金中加入1.3wt%的Si能夠有效地抑制SLM過程中的熱裂紋,，同時細(xì)化制備合金的微結(jié)構(gòu),，從而提高打印試樣的力學(xué)性能。通過對合金成分的進(jìn)一步微調(diào),，研究人員設(shè)計了一種新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr,。這種新合金具有明顯的細(xì)化微觀組織,，打印試樣中形成了高密度的層錯和獨(dú)特的9R相，試樣的拉伸強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到497MPa和11%,。經(jīng)過時效處理后,，試樣的拉伸強(qiáng)度達(dá)到550MPa，塑性在8%～17%之間,。除了固溶強(qiáng)化,、晶界強(qiáng)化和納米顆粒強(qiáng)化外，高密度層錯也有助于強(qiáng)化,。

這項(xiàng)研究成果通過在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素，形成了精細(xì)打印微觀組織,，獲得了無裂紋的打印合金成分,。隨后通過熱處理時效工藝引入高密度層錯并細(xì)化晶粒，開發(fā)出了一種具有低熱裂敏感性和高強(qiáng)度的新型鋁鎂合金,。這項(xiàng)工作提供了一種解決和消除SLM工藝中的冶金缺陷的鋁鎂合金成分設(shè)計方法和熱處理工藝,，推動了SLM制造技術(shù)的工程應(yīng)用。

目前該研究成果已經(jīng)發(fā)表在金屬材料頂級期刊《Acta Materialia》,。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.03.060

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