论文部分内容阅读
AlSi1OMg合金是铸造铝合金中应用最广泛的合金之一,具有良好的铸造性能,常用于复杂的中等负荷零件。陶瓷增强铝基复合材料具有轻质高强、高耐磨等优点,被行业广泛关注。激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)成形技术是金属增材制造技术的一种,材料适用性强,制备的零件致密度高性能好,具有成形复合材料的优势。采用SLM成形工艺制备AlSi1OMg合金及其复合材料,对于增强其力学性能扩展其应用范围具有重要意义。本文研究SLM成形AlSi1OMg合金工艺参数、热处理等对其显微组织成分和力学性能的影响,旨在获得致密度高,材料性能提升的AlSi1OMg合金试样。并采用TiB2和SiC陶瓷颗粒与AlSi10Mg合金粉末直接混合,利用SLM成形复合材料,研究不同陶瓷颗粒对成形复合材料致密度、物相成分、显微组织及力学性能的影响,并深入探讨颗粒增强的强化机制。通过实验确定扫描参数为激光功率350W,扫描速度1600mm/s,铺粉层厚30μm,扫描策略为邻层激光方向旋转67°,扫描间距为120μm时,SLM成形AlSi1OMg合金致密度最高,可达到98.8%。SLM成形AlSi1OMg合金试样显微组织晶粒细化且晶粒形貌呈现出柱状晶、等轴晶粒和Si相颗粒。因SLM成形过程中的晶粒细化强化和固溶强化机制,其成形试样显微硬度和屈服强度可达到133HV和315MPa,塑性应变为18%。试样经过固溶热处理和T6热处理之后,过饱和Si相从基体中析出并聚集长大,合金试样的硬度和强度都下降,但塑性应变均有提升。SLM成形亚微米AlSi1OMg/TiB2复合材料试样致密度达到97.8%。添加的TiB2颗粒均匀分布在基体表面,与基体界面结合良好。TiB2颗粒细化基体晶粒,起到钉扎作用,阻碍晶粒沿热流方向生长,促进组织晶粒趋于等轴,改善材料性能的各向异性。TiB2颗粒的添加有效地提高了复合材料的硬度及强度,分别达到148HV和365MPa。分析其性能强化机制包括晶粒细化、固溶强化、弥散强化和载荷传递机制。SLM成形纳米级AlSi1OMg/SiCp复合材料试样致密度达到98.2%。SiC颗粒与基体反应生成条状A14SiC4增强相,SiC和Al4SiC4在基体中分布较为均匀。复合材料的硬度在170-200HV之间,屈服强度达到398MPa,塑性应变为22.8%。分析强化机制:基体显微组织晶粒细小产生细晶强化。增强相与基体引起的晶格畸变对位错运动造成阻碍而产生弥散强化和固溶强化。应力由基体传递到增强相而实现载荷传递作用。本文建立SLM成形两种增强颗粒TiB2和SiC铝基复合材料的显微组织和力学性能的关系,并探索颗粒增强铝基复合材料的强化机制。为进一步探索SLM成形颗粒增强铝基复合材料更多的可能性。