研究人員3D打印超級強而有形變能力的鋁合金

打印派   2024-06-19 14:39:36

市場(chǎng)上的高強度鋁合金在增材制造,俗稱(chēng)3D打印過(guò)程中,往往會(huì )遇到熱裂的問(wèn)題,這限制了其使用范圍。美國的研究者們通過(guò)采用選擇性激光熔化(SLM)技術(shù),成功生產(chǎn)了一種納米級金屬間化合物增強、具備超強拉伸與形變能力的鋁合金。這種合金主要成分包含 Al92Ti2Fe2Co2Ni2,在機械性能上取得了顯著(zhù)的飛躍。

研究人員3D打印超級強而有形變能力的鋁合金

通過(guò)300瓦特激光加工的 Al92Ti2Fe2Co2Ni2 合金,反向散射電子顯微鏡(SEM)圖像揭示了其獨特的微觀(guān)結構。


微觀(guān)分析顯示,該合金由納米級的金屬間板片構成的花狀圖案組成,這些微型花狀圖案分布在熔池的不同區域,厚度各異,為合金的超高強度(超過(guò)700 MPa)提供了重要支撐。特別是那些主要由 Al3Ti 和 Al9(Fe,Co,Ni)2 構成、位于熔池邊緣的細小花狀圖案,在提升合金機械性能方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

高角環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電子顯微技術(shù)(HAADF-STEM)和能量色散X射線(xiàn)光譜(EDS)研究進(jìn)一步證明,這些細小的花狀圖案中心是 Al3Ti 核心,由 Al3Ti 和 Al9(Fe,Co,Ni)2 的交替層組成。而在熔池中心,粗大的花狀圖案則包含更厚的金屬間層和富含 Al9(Fe,Co,Ni)2 的細胞沉淀。

原子探針成像技術(shù)(APT)的分析表明,過(guò)渡金屬(TMs)在合金矩陣中分布均勻,由于快速固化,其濃度超出了它們平衡固溶度。這一復雜的微觀(guān)結構最終導致了顯著(zhù)的內應力,從而賦予了合金高強度和優(yōu)異的變形能力。

總而言之,通過(guò)SLM技術(shù)在鋁合金中引入納米級金屬間化合物,展現了制造適用于高性能應用的超強和可變形材料的巨大潛力。


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