【摘要】：激光增材制造(LAM)是基于三維設(shè)計模型,利用高能量激光對合金粉末進(jìn)行逐層凝固成形,直接獲得合金零件的先進(jìn)成形技術(shù)。具有材料利用率高、制造周期短、工藝柔性高、不受加工方法及零件形狀限制等優(yōu)點,現(xiàn)已得到了廣泛的應(yīng)用。而鋁合金以其高比強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率等優(yōu)良的物理化學(xué)性能,成為了國內(nèi)外激光增材制造材料的研究熱點,但仍存在表面(精度)差等問題,同時其力學(xué)性能與耐腐蝕性能也有待進(jìn)一步提高。因此研發(fā)適用于激光增材制造的鋁合金材料具有重要意義。本文向亞共晶AlSi10Mg合金粉末中加入Y、Nb作為合金化元素,設(shè)計合金成分并利用激光增材制造技術(shù)制備合金試樣。通過SEM、XRD、顯微硬度計等對合金組織、密度、成形性、力學(xué)性能、耐磨性及耐腐蝕性進(jìn)行測試,了解LAM成形AlSi10Mg合金顯微組織及各項性能,并系統(tǒng)分析Y、Nb元素及其含量對合金組織與性能的影響。實驗結(jié)果表明:激光增材制造AlSi10Mg合金由初生α-Al固溶體和(Al+Si)共晶所組成,且共晶組織中Si呈條狀。較同成分傳統(tǒng)鑄造鋁合金相比,合金顯微硬度增大約30%,抗壓強(qiáng)度提高16%。在干滑動摩擦磨損條件下,合金主要磨損機(jī)制為磨粒磨損及氧化磨損。在3.5wt.%NaCl介質(zhì)中合金耐蝕性差,共晶Al相溶解速度較大。添加Y元素后,合金組成相不改變,但共晶Si相變?yōu)槔w維狀。合金密度增大,表面粗糙度減小,表面質(zhì)量較好。同時其顯微硬度與抗壓強(qiáng)度均提高約15%。合金抗磨粒磨損能力增強(qiáng),磨損體積減少14%,摩擦系數(shù)更穩(wěn)定,且其數(shù)值減小約19%,合金耐磨性較好。電化學(xué)腐蝕實驗表明,合金腐蝕坑減小,耐蝕性較好。而向Al-Si-Mg-Y合金中加入Nb可以使初生α-Al晶粒尺寸減小,分布均勻,且共晶組織相對含量隨Nb添加量增加而增多,至Nb含量高于0.6wt.%后,Al_3Nb相開始析出。隨Nb含量增多,合金密度逐漸增大,表面粗糙度逐漸減小,硬度及抗壓強(qiáng)度逐漸提高,磨損體積與摩擦系數(shù)減小,耐磨性提高。當(dāng)Nb含量為1.0wt.%時,合金表面質(zhì)量最優(yōu),硬度及抗壓強(qiáng)度增大超20%,磨損體積減小達(dá)78%。加入Nb元素后,合金腐蝕表面存在刻蝕痕跡,耐蝕性較好。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2703603