激光增材制造Al-12Si合金成形工藝與性能研究.pdf

1、鋁合金具有比強度高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨耐蝕性好等特點，廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、機械電子等領(lǐng)域。采用傳統(tǒng)的鑄造方法制備復雜形狀的鋁合金零部件存在生產(chǎn)周期長、成本高、材料利用率低，以及無法成形復雜內(nèi)腔鋁合金結(jié)構(gòu)件等突出問題。激光增材制造技術(shù)基于“離散-堆積”原理，是將快速成形技術(shù)與激光熔覆技術(shù)相結(jié)合的先進制造技術(shù)，可實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)鋁合金件的快速成形。由于鋁合金自身具有密度低、流動性差、易氧化、反射率高和傳導率高等特點，目前采用激光增材制造技

2、術(shù)成形鋁合金存在成形質(zhì)量差，容易產(chǎn)生球化、氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。本論文針對鋁合金激光增材制造存在的核心問題，重點分析了基材和加工工藝參數(shù)對激光增材制造Al-12Si合金組織和性能的影響，討論了加工工藝參數(shù)和熱處理工藝對激光增材制造Al-12Si合金的顯微形貌、物相分布以及減振性能的影響。
　　通過研究在Al-12Si合金、Ti6Al4V合金以及純Ni基材上激光沉積Al-12Si合金的形貌、組織、性能，發(fā)現(xiàn)在純Ni基材上成形的Al

3、-12Si合金綜合性能最佳。通過對激光增材制造Al-12Si合金工藝參數(shù)的研究，獲得了最優(yōu)的工藝參數(shù)窗口:激光功率:600 W到800 W;激光掃描速度:10 mm/s到12 mm/s;粉末送粉率:2.5 g/min到3.2 g/min。同時，研究了不同激光掃描路徑對激光增材制造Al-12Si合金組織、性能的影響，研究結(jié)果表明激光沿單一方向路徑掃描時Al-12Si合金激光沉積顯微組織、性能最優(yōu)。通過采用金相顯微鏡、電子掃描顯微鏡對激光增

4、材制造Al-12Si合金顯微組織進行表征，結(jié)果表明激光增材制造Al-12Si合金沉積層項部顯微組織發(fā)生了柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變，微觀結(jié)構(gòu)主要由球狀或纖維狀Si顆粒和細胞狀結(jié)構(gòu)的初生Al組成，且大部分Si顆粒包圍在初生Al邊界，部分Si顆粒被固溶到Al基體中形成Al-Si固溶體。
　　此外，對激光增材制造Al-12Si合金的力學性能進行檢測，結(jié)果表明激光增材制造Al-12Si合金的強度和韌性均優(yōu)于鑄造Al-12Si合金，其中拉伸強度提高

5、了15.6％，延伸率提高了6.25％。同時，研究了熱處理工藝對激光增材制造Al-12Si合金顯微形貌、物相分布、減振性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在500℃下不同保溫時間熱處理后，激光增材制造Al-12Si合金微觀組織中的Si顆粒隨著保溫時間的延長逐漸從Al-Si固溶體中析出并長大，并均勻分布在Al基體中，使得激光增材制造Al-12Si合金強度降低，韌性提高，減振性能提高。
　　本文通過對激光增材制造Al-12Si合金基材和工藝參數(shù)的研究