【摘 要】
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选区激光熔化（SLM）是增材制造技术的一种,可实现复杂金属零部件的直接近净成形。铝合金是一种重要的轻量化材料,广泛应用于航空航天和交通运输等领域。目前SLM成形高性能铝合金主要成分是Al-Mg-Mn-Sc-Zr,但该合金含有较多的Sc元素,原料成本高昂。基于此,本研究通过原料成本低廉的Er替代Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金中的Sc,系统研究了工艺参数对Al-2.74Mg-6.01Mn-0.86E
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选区激光熔化（SLM）是增材制造技术的一种,可实现复杂金属零部件的直接近净成形。铝合金是一种重要的轻量化材料,广泛应用于航空航天和交通运输等领域。目前SLM成形高性能铝合金主要成分是Al-Mg-Mn-Sc-Zr,但该合金含有较多的Sc元素,原料成本高昂。基于此,本研究通过原料成本低廉的Er替代Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金中的Sc,系统研究了工艺参数对Al-2.74Mg-6.01Mn-0.86Er-0.52Zr合金的成形性及时效工艺对合金组织和力学性能的影响。研究结果如下:（1）通过气雾化法制备了Al-Mg-Mn-Er-Zr粉末样品,表征了粉末的形貌和粒径分布,研究了粉末样品在不同激光功率下的成形质量。结果表明粉末样品球形度较好,粒径分布均匀。粉末样品在低激光功率（250 W）下进行时,样品中存在较多的不规则未熔合孔,在内应力的作用下,样品中产生较多的微裂纹,使得样品的成形质量下降;激光功率提高到350 W后,在低激光扫描速率下成形样品组织致密无裂纹,样品的相对密度最高,约为98.89%,表现出良好的成形性。（2）350 W激光功率下成形态样品的组织及性能研究。SLM成形样品主要由熔池边界的细小等轴晶和熔池内部的粗大柱状晶构成。由于熔体凝固过程中Al3Er和Al6Mn析出相的依附析出,导致Al3Er颗粒的晶粒细化作用减弱,相比于Sc改性的SLM成形铝合金,样品中等轴晶的数量较少。成形态样品的Vickers硬度在扫描速度为1100mm/s时获得最大值为154±2 HV,800 mm/s扫描速度下样品的屈服强度（YS）为327±3MPa,极限抗拉强度（UTS）为502±2 MPa,断裂延伸率约为12.2±1%。强度高于SLM成形Al-4.6Mg-0.49Mn-0.66Sc-0.42Zr合金（YS=280±6.1 MPa）。（3）时效工艺对力学性能的影响。SLM成形样品经过2 h不同温度时效处理后,Vickers硬度随着温度的升高先增大后降低,在350℃时获得硬度最大值,约为154±2HV。SLM成形样品350℃等温时效处理,随着时效时间的增加硬度先增大后减小,时效6 h时硬度获得最大值为171±1 HV,样品压缩屈服强度随着时效时间的增加先增大后减小,时效6 h时压缩屈服强度具有最大值,约为555±12 MPa,YS和UTS分别为339±2 MPa和508±1 MPa,其强度与传统SLM成形Al-Mg-Sc-Zr合金相当。样品经时效后强度的增加主要是由于二次析出的Al6Mn相产生的第二相强化效果所致。
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