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3D打印与热处理交互的核心要点

更新时间: 2024-11-28 11:56:27  查看次数: 84    
激光 3D 打印出来的 AlSi10Mg 铝合金点阵结构材料本身硬度挺高的,显微硬度能达到 80.95HV。可是经过热处理后,总体的显微硬度就明显下降了。在 500℃加热 1 小时的时候,硬度下降得特别快,数值一下子就从 80.95HV 掉到了 69.46HV,差不多降低了 15%呢。随着热处理保温时间再变长,到 2 小时之后,AlSi10Mg 铝合金点阵结构材料的硬度下降就变慢了,慢慢趋向稳定。
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为啥会这样呢?主要是因为在 DMLS 激光 3D 打印的时候,加热和冷却凝固都特别快,这样就形成了细小颗粒的 Si 相,有弥散强化的作用,还有固溶强化,再加上细小、过饱和的α - Al 胞状晶体的细晶强化,这些一起作用,就让它硬度比较高。后面热处理的时候,Si 颗粒从过饱和的α - Al 基体里跑出来,二次析出,虽然也有弥散强化效果,但是α - Al 基体的晶粒变大了,固溶强化的效果就大大降低了,所以 DMLS 激光 3D 打印的 AlSi10Mg 铝合金点阵结构材料硬度就快速下降了。随着保温时间越来越长,α - Al 基体晶粒继续长大,Si 颗粒相析出和长大达到平衡,因为这两个都有晶粒长大的情况,这就是热处理后期硬度下降平缓的主要原因。
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DMLS 激光 3D 打印的 AlSi10Mg 铝合金实心材料和点阵结构材料的硬度变化曲线很相似,不过实心材料的显微硬度整体比点阵结构材料高,它的硬度最高能到 112.32HV,比点阵结构材料的显微硬度高了 31HV。但是在 500℃加热 1 小时的热处理时,DMLS 激光 3D 打印的 AlSi10Mg 铝合金实心材料硬度下降的幅度可比点阵结构材料大多了,下降后硬度到 77.90HV,显微硬度降低了 31%左右,比点阵结构材料的 15%多了一倍呢。可能是因为 AlSi10Mg 合金实心材料里 Al 基体占的比例比点阵结构材料里 Al 基体的比例大得多。随着热处理保温时间不断变长,后面 DMLS 激光 3D 打印的 AlSi10Mg 铝合金实心材料硬度下降幅度和点阵结构材料比起来,实心材料下降得更慢。这可能是因为 AlSi10Mg 铝合金点阵结构材料里 Al 基体和 Si 颗粒的晶粒长大程度比实心材料里的要高。也有可能是因为实心结构和点阵结构的材料密度不一样,在受力的时候变形情况不同等因素造成的。