中南大学发表顶刊论文：研发出可用于增材制造的高强铝镁合金！

来源：材料科学与工程

近日，中南大学粉末冶金研究院研究员李瑞迪与新西兰奥克兰大学、中车工业研究院有限公司等单位联合研发了一种适用于SLM制备工艺且具有良好抗裂性和高强度铝镁合金材料。

据悉，铝及其合金是工程应用最广泛的结构材料之一，通过铸造、锻造和粉末冶金等传统制造工艺加工，往往制造成本较高、交付周期较长；3D打印金属构件因为热裂纹、孔隙和球化等制造缺陷，也大大限制了其应用。因此，微结构调控与强度设计成为3D打印领域研究的热点。

研究人员研发出的用于3D打印的高强铝镁合金材料，时效处理后拉伸强度达到550MPa，塑性在8%～17%之间。

据介绍，研发团队设计了一系列的铝镁合金材料，并用雾化合金粉末进行3D打印制备。研究结果表明，在铝镁合金中加入1.3wt%的Si能够有效地抑制SLM过程中的热裂纹，同时细化制备合金的微结构，从而提高打印试样的力学性能。通过对合金成分的进一步微调，研究人员设计了一种新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。这种新合金具有明显的细化微观组织，打印试样中形成了高密度的层错和独特的9R相，试样的拉伸强度和延伸率分别达到497MPa和11%。经过时效处理后，试样的拉伸强度达到550MPa，塑性在8%～17%之间。除了固溶强化、晶界强化和纳米颗粒强化外，高密度层错也有助于强化。

这项研究成果通过在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素，形成了精细打印微观组织，获得了无裂纹的打印合金成分。随后通过热处理时效工艺引入高密度层错并细化晶粒，开发出了一种具有低热裂敏感性和高强度的新型铝镁合金。这项工作提供了一种解决和消除SLM工艺中的冶金缺陷的铝镁合金成分设计方法和热处理工艺，推动了SLM制造技术的工程应用。

目前该研究成果已经发表在金属材料顶级期刊《Acta Materialia》。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.03.060

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