中外四校联合顶刊丨新型激光增材制造AlNi6TiZr合金的组织、力学性能及多相协同强化机理

1年前浏览3258

增材制造（AM）是一种新兴技术，因其灵活的部件结构设计、高加工精度和材料利用率等优点而受到广泛关注。选择性激光熔化（SLM）是增材制造技术中最有前途的一种，它使用高功率激光束局部熔化并逐层堆叠金属粉末，以制造具有高尺寸精度和优异性能的零件。SLM零件与常规加工方法制备的零件之间存在明显的微观组织和力学性能差异，因此建立材料、微观组织和力学性能之间的联系对于推广SLM零件的应用至关重要。

铝合金由于密度低、力学性能优良、耐腐蚀等特点，广泛应用于航空航天和汽车领域。为了提高SLM制造的铝合金质量，研究人员开始改善铝合金的构成结构，开发新型耐热铝合金。Al-Ni共晶合金由于其优异的热稳定性、流动性和耐热裂性，有望取代Al-Si合金。

本文采用SLM制备了AlNi6TiZr合金，并通过分析不同过程参数下打印样品的打印质量和力学性能，得到了AlNi6TiZr的激光熔化法下的成形窗口。用270 W-1100 mm/s（激光能量密度为82 J/mm3）打印的样品相对密度达到99.7%，展现其具有优异的力学性能(屈服强度(YS): 421.7 MPa；极限抗拉强度(UTS): 480.4 MPa)。经过325℃，12 小时的时效处理后，样品的屈服强度和极限抗拉强度分别提高到494 MPa和550.7 MPa。Ni、Ti、Zr组分的加入促进了铝合金中多相析出相的生成，提高了多相的协同强化效果。Al3 Ni相在晶界处形成的硬壳组织(HSS)显著增强了晶界强度。晶界处析出的Al3(Ti, Zr)相阻碍了晶粒的生长和位错的移动。Al3Ni和Al3(Ti, Zr)相具有良好的热稳定性，在高温下仍能保持优异的增强效果。这些结果表明AlNi6TiZr合金在中高温环境中具有广阔的应用前景。

Graphical abstract

相关研究成果以题“Microstructure, mechanical properties and multiphase synergistic strengthening mechanisms of a novel laser additive manufactured AlNi6TiZr alloy” 发表在Journal of Material Science & Technology杂志上。