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通过选择性激光熔化AlSi104Mg在Al-Cu-Ni-Fe-Mg铸造合金基板上制造的双材料组件的微观结构研究与力学行为

DOI：10.1016/j.addma.2019.100937 期刊：Additive Manufacturing 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 采用选择性激光熔化（SLM）技术在Al-Cu-Ni-Fe-Mg铸造合金基板上制备了AlSi10Mg双材料部件。通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）等多尺度表征技术，研究了该双材料构件及其界面的微观结构。SLM-AlSi10Mg的微观组织由沿构建方向生长的细小胞状枝晶和柱状晶粒组成，而铸造基体合金则以大尺寸等轴晶为特征。界面OM和SEM研究表明：在循环流和马兰戈尼对流作用下，AlSi10Mg粉末熔化与铸造基体部分熔融实现了可靠的冶金结合。循环流导致界面出现复杂现象，引起合金元素稀释并改变SLM-AlSi10Mg首层凝固组织的微观结构（源于热梯度和凝固速率的变化）。界面TEM分析揭示了凝固后枝晶间区域的合金元素偏聚现象。此外，由于快速凝固和合金元素稀释，界面顶部未形成沉淀物。EBSD分析显示SLM-AlSi10Mg与铸造基体在晶粒尺寸和形貌方面存在显著差异。后续通过维氏显微硬度测试、纳米压痕及准静态单轴拉伸试验研究了该混合材料的力学性能，结果表明SLM-AlSi10Mg侧因具有更细小且呈层次化的微观结构而表现出更优性能。
作者： Amir Hadadzadeh，Babak Shalchi Amirkhiz，Sajad Shakerin，Josh Kelly，Jian Li，Mohsen Mohammadi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

本研究的目的是探究在Al-Cu-Ni-Fe-Mg铸造合金基板上通过选择性激光熔化AlSi10Mg制造的混合部件的冶金结合与力学性能，以验证铝合金成型设计中增材制造理念的可靠性。

研究成果

该研究通过选择性激光熔化技术在Al-Cu-Ni-Fe-Mg铸造合金基板上成功制备了AlSi10Mg混合部件，在界面处实现了良好的冶金结合。由于SLM-AlSi10Mg侧具有更细小且呈层级的微观结构，其展现出更优异的力学性能。研究结果表明，SLM技术在制备具有特定应用定制性能的混合部件方面具有潜力。

研究不足

该研究聚焦于混合部件的微观结构和力学性能，但未探究其在热循环、腐蚀等工况条件下的长期性能表现。此外，研究采用EOS GmbH公司推荐的特定选区激光熔化工艺参数，这些参数可能并非适用于所有潜在应用场景。

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