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TUhjnbcbe - 2025/2/12 19:43:00

铝合金以其质轻、高比强、抗腐蚀等优异性能,广泛应用于航空航天、武器装备、轨道交通、汽车等领域的轻量化结构。增材制造技术不受工艺条件的约束和限制,为航空航天等领域复杂铝合金构件(如复杂框梁、薄壁、内流道结构等)的定制化生产提供了前所未有的机遇。

然而,常见的铝合金通常表现出较差的成形性,增材制造过程中极易出现裂纹等冶金缺陷,导致较差的力学性能。目前,取得广泛商业应用的增材制造铝合金仅限于AlSi12、AlSi10Mg等少数铝硅系合金。而2xxx系和7xxx系等传统高强铝合金因其较宽的凝固区间,在增材制造复杂热应力环境下极易产生严重的热裂纹倾向,导致实际应用于增材制造铝合金种类非常少,难以满足承重、耐热等复杂服役环境对铝合金构件的迫切需求。因此,亟需开发兼具良好成形性与强韧性的增材制造铝合金。

近期,中南大学粉末冶金国家重点实验室的陈超和长沙理工大学的刘小春等人在开发增材制造高强耐热铝合金方面取得重要进展。该工作基于AlNi共晶合金凝固区间小、流动性好等特点,有效降低了铝合金在增材制造复杂热应力条件下的裂纹敏感性,在非常宽的工艺参数范围内合金内部都没有出现微裂纹。选区激光熔化过程的高冷却速度还极大地细化了共晶组织,获得了纳米级球状Al3Ni粒子均匀分布于铝基体的粒状共晶组织。相比于铝硅系合金,AlNi共晶具有更高的共晶温度(℃)、在铝基体中更低的固溶度(0.02wt.%)以及更低的扩散系数,形成的Al3Ni粒子具有非常好的高温稳定性,增材制造的AlNi合金表现出较好的耐热性能。选区激光熔化成形AlNi共晶合金室温抗拉强度超过MPa,室温延伸率10%,℃的抗拉强度超过MPa,同时还具有较宽的成形工艺窗口。相关论文以题为“Ahigh-strengthheat-resistantAl5.7NieutecticalloywithsphericalAl3Ninano-particlesbyselectivelasermelting”发表在期刊ScriptaMaterialia上。

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