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本课题研究了DMLS(直接金属激光烧结)3D打印技术制备出的金字塔型AlSi10Mg铝合金点阵材料的打印工艺及力学性能,探索不同激光3D打印工艺参数,原始3D打印态以及热处理工艺条件下DMLS打印AlSi10Mg铝合金点阵结构材料的微观组织和显微硬度的变化,包括正常工作条件下的准静态压缩和受冲击载荷时的动态压缩性能的影响,研究结果如下:(1)获得了3D打印最优化打印参数是:环境温度80℃,激光束直径80μm,激光扫描速度1300 mm/s,激光能量370 W,粉层厚度30μm。此参数打印的AlSi10Mg铝合金点阵结构材料孔洞缺陷少,致密性高,显微组织呈一层层交错堆垛的激光熔池,为细小的α-Al等轴胞状晶和球状Si颗粒相组成。(2)经热处理工艺后,激光扫描轨迹形成的一层层交错堆垛的熔池形貌完全消失,热影响区也消失,变成了细小颗粒相均匀分布的显微组织。随着保温时间进一步延长,在原胞状晶间形核并聚集析出的细小球状Si颗粒相均匀分布在α-Al基体上,其大小由纳米级长大为块状或尖角状的微米级。(3)DMLS打印的AlSi10Mg铝合金实心材料的显微硬度曲线变化与点阵结构材料相似,其整体的硬度高于点阵结构材料,硬度峰值达到112.323HV,但是硬度快速下降的幅度比点阵结构材料(15%)提高了一倍,热处理后期实心材料的硬度下降的幅度与点阵结构材料下降得缓慢。(4)DMLS打印AlSi10Mg铝合金点阵结构材料的准静态压缩实验,其应力应变曲线可分为三个阶段:弹性阶段、平台阶段、致密化阶段。平台阶段内,应变的增加导致压缩应力不断上升;致密化阶段中,开始应变随着保温时间的延长不断增大。热处理后,点阵结构材料的规定抗压强度从45.74 MPa下降到35.89 MPa,平台应力从12.37 MPa下降至8.76 MPa,且平台阶段不断变长,规定压缩应力从11.25 MPa下降至8.02 MPa,弹性梯度从1.10 MPa下降至0.90 MPa。热处理保温2h的点阵结构材料的规定抗压强度(39.75 MPa)要比热处理保温1h的(37.12 MPa)高。(5)DMLS打印AlSi10Mg点阵结构材料受到冲击载荷作用,其动态压缩应力应变曲线可以分为四个阶段:线弹性变形阶段、弹塑性阶段、软化阶段、和致密化阶段。曲线在达到峰值后,压缩应力值迅速下降到了最低点,出现软化,并呈现明显的波动,随后又缓慢上升,而且施加压力越大,波动就越明显。结果说明材料以基体开裂和纤维断裂作为主要的失效模式,而且施加压力越大,开裂就会越明显。冲击压缩中,外界施加的压力越大,平台应力也会增大,致密化阶段的起点应变也会增大。在相同压力下,原始态的AlSi10Mg点阵结构材料的应变速率比500℃/1h的高,且在1.5 MPa下二者的压缩应变速率曲线重合度很高,说明热处理后的点阵结构材料能够适应更高应变率下的压缩实验。随着施加压力增大,原始3D打印态以及热处理工艺条件下的动态压缩应力应变曲线的峰值都变大,表明冲击载荷作用下,压缩应变率的增大导致压缩应力变大,缓冲特性可能更佳。在0.6 MPa下,热处理后的曲线弹性最大压缩应力值(58 MPa)低于原始构件(74 MPa),但热处理后的弹性最大压缩应力值σ_e,随着冲击载荷增大,其值急剧上升,并超过原始构件,且在1.2及1.5 MPa下热处理前后的应力应变曲线重合度极高,更能推测热处理后的AlSi10Mg点阵结构材料可能更加适合高应变率下的压缩实验。