一种用于选择性激光熔化的高强度Al–Zn–Si–Mg–Cu合金的开发

摘要： 尽管增材制造工艺已在多个工业领域广泛应用，但目前专为这些技术设计和优化的材料仍很有限。当前市场上仅少数铝合金可用于结构件的3D打印，其中含硅镁元素的铸造铝合金是最常见的增材制造用铝合金，虽具有优异的加工性能但力学性能一般。本研究通过混合Al-Er-Zn-Mg-Cu与Al-Si-Mg粉末并分析其选区激光熔化后的组织与性能，探究了硅元素对高强度Al-Er-Zn-Mg-Cu合金热裂敏感性的影响。最终设计出新型Al-Er-Zn-Si-Mg-Cu合金，采用气体雾化法制备成粉末合金并进行测试。通过同步辐射X射线衍射、差示扫描量热法和显微分析研究了该合金的组织与相变。经选区激光熔化处理的Al-Er-Zn-Si-Mg-Cu合金相对密度达99.8%，检测组织内未发现热裂纹。同时评估了该合金从铸态和固溶退火状态进行时效处理的能力，结果表明其具有良好的直接时效响应（直接从铸态开始），在165°C优化时效2小时后，屈服强度和抗拉强度分别达到402MPa和449MPa，硬度为174HV。