高強鋁合金的激光3D打印技術研究進展
專欄:行業資訊
發布日期:2017-07-11
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作者:佚名
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3D打印技術正在快速改變傳統的生產方式和生活方式。作為戰略性新興產業,3D打印技術集成了數字化技術、制造技術、激光技術以及新材料技術等多個學科技術,被譽為有望成為“第三次工業革命”的代表性技術。金屬激光3D打印技術作為整個3D打印體系中最為前沿和最有潛力的技術,是先進制造技術的重要發展方向。其中基于自動鋪粉的激光選區熔化成形技術(Selective
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        3D打印技術正在快速改變傳統的生產方式和生活方式。作為戰略性新興產業,3D打印技術集成了數字化技術、制造技術、激光技術以及新材料技術等多個學科技術,被譽為有望成為“第三次工業革命”的代表性技術。金屬激光3D打印技術作為整個3D打印體系中最為前沿和最有潛力的技術,是先進制造技術的重要發展方向。其中基于自動鋪粉的激光選區熔化成形技術(Selective Laser Melting,SLM)主要特點是加工精度高、后續幾乎不需要機械加工,可以直接制造各種復雜精密金屬零件,實現結構功能一體化、輕量化,在航空航天、生物醫療制造等領域有廣泛的應用需求。

       目前,SLM技術所應用的材料已涵蓋鈦合金、高溫合金、鐵基合金、鈷鉻合金和少量強度不高的鋁合金等材料體系。高強鋁合金,作為一種在工業領域有著廣泛應用的輕質材料,在SLM領域的需求日益旺盛。但是與其他已經成功應用于SLM的材料相比,高強鋁合金具有較高的導熱率以及對激光較高的反射率,且合金化程度高,結晶范圍寬,使得其SLM成形存在有很強的熱裂傾向,嚴重限制了其工程應用。

       為解決現有SLM成形高強鋁合金材料的熱裂問題,武漢光電國家實驗室激光先進制造研究團隊的博士生張虎、聶小佳等在朱海紅教授的指導下,從傳統鋁合金材料設計的角度出發,通過在SLM成形高強鋁合金中添加微量元素的方法,獲得了致密無裂紋的試樣。在成功抑制熱裂紋的同時,SLM成形效率大幅提升;與原有粗大的柱狀晶顯微組織不同,微量元素改性后的組織為1mm量級的等軸晶;在細晶強化和析出強化的共同作用下,極限抗拉強度提升12%。

高強鋁合金的激光3D打印技術研究進展

       該研究成果突破了現有SLM技術成形高強鋁合金的工藝瓶頸,有望加速鋁合金材料在激光3D打印領域的工業化應用。2017年6月,該研究成果“Effect of Zirconium addition on crack, microstructure and mechanical behavior of selective laser melted Al-Cu-Mg alloy”發表在金屬冶金工程領域期刊Scripta Materialia(IF:3.305,DOI:10.1016/j.scriptamat.2017.02.036)。

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