热处理对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金组织及性能研究

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本论文将对铝合金粉末在一定参数下进行选区激光熔化成形,具体工艺参数为:激光功率:200W;激光扫描速度:200mm/s;激光扫描间距:0.15mm;激光停留时间:80μs;铺粉层厚:30μm。由于铝合金粉末在成形过程中容易出现球化、氧化、粘粉、飞溅等,会对成形件的质量造成一定的影响,对选区激光熔化成形制件的组织及性能进行分析研究,并研究了热处理工艺对选择性激光熔化成形制件的显微形貌、硬度、物相分布、力学性能的影响,取得了一些研究成果。为铝合金在工业中的使用提供了一些依据和基础。本文主要研究的内容有以下几点:(1)首先,通过选区激光熔化成形AlSi10Mg合金试样,并对试样的显微组织,硬度,物相分部及力学性能进行了研究,发现选区激光熔化成形Al Si10Mg合金试样的显微组织均匀,晶粒非常细小。选区激光熔化成形AlSi10Mg合金存在两种强化机制,一种是Si相在Al的基体中以固溶的形式存在,表现出固溶强化机制,另一种是成形组织晶粒细小,表现出细晶强化机制,所以其强度和硬度远高于传统铸造,选区激光熔化成形AlSi10Mg合金试样抗拉强度和屈服强度可达456±10MPa和270±10MPa,较同种材料铸造标准分别高出大约52%和58.9%左右,延伸率为4.5%,略高于铸造标准。(2)其次,论文分析了退火热处理工艺对选区激光熔化成形Al Si10Mg合金试样的显微组织,硬度,物相分部及力学性能的影响。具体工艺为:分别在220℃,260℃,300℃温度下保温2h,并随炉冷却到室温。发现随着退火温度的升高,Al基体中过饱和的Si逐渐析出,析出的Si逐渐聚集并长大,合金试样的强度和硬度不断下降,而延伸率不断变大。当退火温度为300℃时,断口凹陷平均尺寸可达到3μm,拉伸试样具有比较高的延展性,其抗拉强度和屈服强度分别为360±5MPa、240±5MPa,而延伸率则达到9%,延伸率上升为未经过热处理试样的2倍左右。(3)最后,论文分析了固溶时效热处理工艺对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金试样显微组织,硬度,物相分部及力学性能的影响。具体工艺为:在450℃保温2h,4h,6h;500℃保温2h,4h,6h;550℃保温2h,4h,6h。发现在同一温度下随着保温时间的延长时,试样的抗拉强度和屈服强度下降。硬度显示先下降后趋于平缓,然而其延伸率变大。在相同保温时间下(保温2h),随着固溶温度的升高,拉伸试样断口韧窝的尺寸不断增大,在固溶温度550℃时,韧窝尺寸达到了5μm,试样的极限抗拉强度和屈服强度不断下降,延伸率慢慢变大。对固溶热处理后(450℃保温2h,500℃保温2h,550℃保温2h)的试样进行完全人工时效(180℃保温12h)随炉冷却到室温,发现,试样的抗拉强度与屈服强度相比同温度固溶条件下有下降趋势,延伸率依旧变大。
摘要第4-6页
Abstract第6-7页
1. 绪论第10-26页
    1.1 引言第10-11页
    1.2 铝硅合金简介第11-14页
    1.3 SLM技术的基本原理及特点第14-17页
    1.4 SLM技术的国内外动态第17-23页
    1.5 本课题研究的目的及意义第23-25页
    1.6 论文研究的主要内容第25-26页
2. 实验材料、设备及实验方法第26-37页
    2.1 实验所用AlSi10Mg粉末的基本性能第26-28页
        2.1.1 实验所用AlSi10Mg粉末的化学元素组成第26-27页
        2.1.2 实验所用AlSi10Mg粉末的物理性能第27页
        2.1.3 实验所用AlSi10Mg粉末的显微形貌第27-28页
    2.2 实验设备第28-29页
    2.3 零件模型支撑结构分析第29-32页
        2.3.1 支撑添加的目的第30页
        2.3.2 支撑的结构种类第30-31页
        2.3.3 支撑添加考虑因素第31-32页
    2.4 零件模型精度测试分析第32-34页
    2.5 分析测试方法第34-37页
        2.5.1 试样的制备第34-35页
        2.5.2 制备的样品分析方法第35-37页
3. SLM成形AlSi10Mg合金的组织及性能研究第37-44页
    3.1 显微组织分析第37-39页
    3.2 物相分部第39-41页
    3.3 显微硬度分析第41-42页
    3.4 力学性能分析第42-44页
4. 退火热处理工艺对AlSi10Mg合金组织及性能的影响第44-52页
    4.1 退火热处理对成形件显微组织的影响第44-47页
    4.2 退火热处理对成形件物相分布的影响第47-48页
    4.3 退火热处理对成形件显微硬度的影响第48-49页
    4.4 退火热处理对成形件力学性能的影响第49-52页
        4.4.1 退火热处理对拉伸试样断口形貌的影响第51-52页
5. T6热处理工艺对AlSi10Mg合金组织及性能的影响第52-65页
    5.1 T6热处理对成形件显微组织的影响第52-57页
    5.2 T6热处理对成形件物相分部的影响第57-60页
    5.3 T6热处理对成形件显微硬度的影响第60-61页
    5.4 T6热处理对成形件力学性能的影响第61-65页
        5.4.1 T6热处理对拉伸试样断口形貌的影响第63-65页
结论第65-67页
参考文献第67-73页
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果第73-74页
致谢第74-75页
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