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kb西工大林鑫团队:基于原位高速重熔战略的增材创筑铝合金强塑性打破

类别:kb体育官网   发布时间:2024-08-07 13:15:25   浏览:

  增材制作技能的展示给新颖工业带来了深入改造,但目前铝合金的制备面对两大窘境:一方面,高强铝合金的增材制作可加工性较差;另一方面,锻制铝合金固然成形性优异,但难以冲破中-高强度职能周围,要紧限制了其正在绝顶服役情况下的利用。为此,磋议者测验各样手法来处置这些困难:施加磁场/超声场等辅助场;采用众种热打点轨制来调控微观机闭;以至增加高贵的稀土元原来到达晶粒等轴化以及析出加强相的方针。固然这些勤勉使得机闭-职能获得肯定改进,但研发本钱较高。于是,创造一种工艺大略、牢靠性强、本钱低廉的手法来晋升归纳力学职能,成为具有寻事的科研议题。

  近期,西北工业大学林鑫教育团队正在深入理会迅速凝聚外面的根本上,饱满阐明激光增材制作的绝顶工艺条目,以最为常睹且价值低廉的AlSi10Mg合金为对象,拓荒出一种原位高速重熔战略(HSSR),使得晶粒产生明显的柱状晶→等轴晶改制(CET),同时得回尤其细化的晶内胞状亚构造,提升了Al基体中纳米析出相的体积分数,达成了增材制作铝合金的强-塑性冲破。制备出的铝合金试样具有优异的外貌光洁度以及内部冶金质料;屈从强度为279.5 ± 2.3 MPa,抗拉强度为496.1 ± 5.8 MPa,断裂延迟率为21.4 ± 0.9%,归纳拉伸职能正在目前已知的整个增材制作铝硅合金及复材中显露最为优异。

  正在本职业中,对常例激光选区熔化(LPBF)试样以及高速重熔战略(HSSR)试样实行了对照磋议。通过微观机闭剖判可知(图1),非重熔LPBF试样具有热烈的 100 织构kb,Al基体内部析出相不明显。比拟之下,HSSR试样的熔池区域界限不显然;等轴晶比例明显晋升,涌现出柱状晶-等轴晶夹杂形式,而且GND更众的分散正在熔池内部。HSSR战略后,晶粒的 [001] 取向被减弱,各向异性水平明显消重;晶内胞状亚构造的等轴化趋向增强;且Al基体内部弥散分散大批的纳米析出颗粒。通过分散直方图统计数据可知,HSSR战略煽动了晶粒以及晶内胞状亚构造的细化和等轴化。

  图1 重积试样的微观机闭。(a-a2)(i-i2)带对照度、反极图和GND分散图;(b)(j)分手对应(a1)(i1)的极图;(c-d)(k-l)晶粒等效直径和长宽比;(e-f)(m-n)胞状亚构造的SEM图像以及长宽比分散图;(g-h)(o-p)Al基体内部析出相的SEM图像以及尺寸分散图。

  对两组试样实行了室温拉伸(图2)。与常例的LPBF试样比拟,HSSR试样的屈从强度、抗拉强度和断裂延迟率分手晋升了27.3%,22.5%和103.8%。对照图中枚举了增材制作外加辅助场、后续热打点、常例重熔、增加加强颗粒等区别工艺条目下AlSi10Mg合金,以及增加稀土元素改性的高强铝合金的拉伸职能。可知,愚弄HSSR战略,合金的断裂强度和延迟率同时明显晋升,正在目前已知数据中显露最为优秀。通过对加工硬化指数的进一步剖判可知,HSSR战略试样具有明显的加工硬化本领,且跟着拉伸应变的一向晋升,加工硬化指数逐步升高,从而能够得回优异的拉伸强度。

  图2 轴向拉伸职能。(a)样板工程应力-应变弧线;(b)轴向拉伸强度-断裂延迟率职能对照图;(c)真应力/加工硬化率-真应变弧线;(d)区别应变阶段下的加工硬化指数。

  本文成立性提出的原位高速重熔战略(HSSR),是一种大略易行、安谧牢靠、本钱低廉的调控技巧。HSSR战略煽动了晶粒以及晶内胞状亚构造的细化和等轴化。通过较硬等轴晶和较软柱状晶间谐和变形,有用缓解了熔池界限的应变片面化,延迟了脱粘,晋升了试样延展性;同时晶粒及晶内胞状亚构造的细化、以及Al基体内纳米析出比拟例晋升,有用改进了加工硬化本领,使拉伸强度晋升。这一功效不只使得增材制作铝硅合金得回了史无前例的拉伸职能,还希望为增材制作其他类型合金的职能晋升拓荒一条新的技能途径,具有雄伟工程利用潜力。

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