Hliník AlSi10Mg Prášek: Technický přehled

Hliník AlSi 10Mg prášek je hliníková slitina obsahující křemík a hořčík jako hlavní legující prvky. Tento kovový prášek se ukázal jako oblíbená volba pro aplikace aditivní výroby, jako je selektivní laserové slinování (SLS) a přímé laserové slinování kovů (DMLS), díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem, lehké povaze, odolnosti proti korozi a vysokému poměru pevnosti k hmotnosti.

Tento článek poskytuje komplexní technický přehled prášku Aluminium AlSi10Mg pokrývající jeho složení, vlastnosti, výrobní metody, aplikace, výhody a omezení. Kvantitativní data jsou prezentována v tabulkových formátech spolu s postřehy a subjektivními komentáři, které čtenářům pomohou důkladně porozumět tomuto pokročilému inženýrskému materiálu.

Hliník AlSi10Mg práškové složení

Složení prášku Aluminium AlSi10Mg je následující:

Vysoký obsah křemíku má za následek dobrou tekutost a slévatelnost, jakož i zlepšenou pevnost a tvrdost. Přídavek hořčíku zvyšuje pevnost zpevňováním tuhého roztoku a precipitačním vytvrzováním.

Malá množství železa, manganu a titanu jsou také přítomna jako nečistoty. Přísnější kontrola nad složením umožňuje tomuto slitinovému prášku dosáhnout lepší konzistence vlastností finálního dílu.

Vlastnosti prášku hliník AlSi10Mg

AlSi10Mg je ceněn pro svůj vynikající poměr pevnosti k hmotnosti a dobrou odolnost proti korozi. Zde jsou některé z klíčových vlastností tohoto prášku z hliníkové slitiny:

Mechanické vlastnosti

Nízká hustota ve srovnání s ocelí spolu s vysokou pevností a tuhostí činí z AlSi10Mg atraktivní lehkou náhradu v mnoha aplikacích. Prodloužení indikuje mírnou tažnost pro hliníkovou slitinu, zatímco hodnota tvrdosti podle Brinella je dostatečně vysoká pro dobrou odolnost proti opotřebení.

Fyzikální vlastnosti

Středně vysoký bod tání spojený s dobrou tepelnou vodivostí vyhovuje AlSi10Mg pro metody tepelného zpracování v aditivní výrobě. Vlastnosti elektrické a tepelné roztažnosti jsou typické pro hliníkové slitiny.

Korozní vlastnosti

• Vynikající odolnost proti korozi v neutrálním vodném prostředí
• Odolný vůči většině kyselin a zásad
• Náchylný k důlkové a štěrbinové korozi působením chloridů

Celkově prášek AlSi10Mg vykazuje velmi dobrou odolnost proti korozi díky ochranné vrstvě oxidu na svém povrchu. Díky tomu je vhodný pro použití ve vlhkém prostředí a aplikace zahrnující kontakt s vodou.

Výroba prášku z hliníku AlSi10Mg

AlSi10Mg prášek pro AM procesy se běžně vyrábí:

• Atomizace – Proud roztaveného kovu ze slitiny je rozmělněn proudem plynu nebo vody na jemné kapičky, které tuhnou na prášek. Vznikne tak sférický prášek ideální pro tavení práškového lože.
• Proces plazmové rotující elektrody (PREP) – Slitina se taví plazmovým obloukem a odstředivě atomizuje rotujícími elektrodovými disky. Poskytuje kulovitý prášek s dobrou tekutostí.
• Atomizace plynu – K atomizaci roztavené slitiny se používá inertní plyn, jako je argon nebo dusík, což vede k jemnému kulovitému prášku. Nejpoužívanější proces.

Klíčové vlastnosti prášku:

• Rozsah velikosti částic – 15 až 45 mikronů
• Morfologie – Sférický tvar s některými satelity
• Tekutost – výborná, s Hallovými průtoky > 30 s/50 g
• Zdánlivá hustota – ~2,7 g/cc
• Hustota po setřesení – Až 801 TP3T hustoty slitiny

Díky těmto vlastnostem je AlSi10Mg snadno kompatibilní s běžnými AM procesy, jako je selektivní laserové tavení a tavení elektronovým paprskem, které zahrnují nanášení a vyrovnávání prášku.

Aplikace hliníkového prášku AlSi10Mg

Některé hlavní aplikace prášku slitiny AlSi10Mg zahrnují:

Letectví: Držáky, součásti draků, části motoru

Automobilový průmysl: Díly podvozků, spojovací prvky, převodovky

Průmyslový: Robotické díly, nástroje, strojní součásti

Lékařský: Ortopedické implantáty, protetické pomůcky, chirurgické nástroje

Spotřebitel: Kryty elektroniky, sportovní potřeby, automobilové doplňky

Lehká povaha spolu s pevností činí tuto slitinu vhodnou pro aplikace mobility citlivé na hmotnost v leteckém, automobilovém a lékařském sektoru. AlSi10Mg umožňuje výrobu přizpůsobených kovových dílů s vysokou pevností pomocí AM pro různé průmyslové aplikace.

AlSi10Mg prášek pro aditivní výrobu

AlSi10Mg je jedním z nejoblíbenějších prášků z hliníkové slitiny používaných v procesech AM fúze práškového lože, jako jsou:

• Selektivní laserové tavení (SLM)
• Selektivní laserové slinování (SLS)
• Přímé laserové slinování kovů (DMLS)
• Tavení elektronovým paprskem (EBM)

Výhody použití AlSi10Mg prášku v AM:

• Součásti s pevností vyšší než součásti lité slitiny
• Téměř plná hustota až 99,8%
• Vynikající povrchová úprava a geometrická přesnost
• Komplexní geometrie možné prostřednictvím AM
• Snížení odpadu ve srovnání se subtraktivními metodami
• Nízká hmotnost ve srovnání s titanovými nebo ocelovými díly
• Konzistentní a opakovatelné mechanické vlastnosti

AlSi10Mg umožňuje podstatnou úsporu hmotnosti oproti tradičním materiálům a zároveň odpovídá nebo překračuje jejich výkon. To vede k jeho širokému použití v letectví, vesmíru, automobilovém průmyslu a zdravotnictví.

Při tisku s touto slitinou však vyžadují zvláštní pozornost faktory jako kontrola poréznosti, anizotropie, zbytková napětí a požadavky na tepelné zpracování.

Dodavatelé prášku AlSi10Mg

Mezi některé z hlavních světových dodavatelů prášku slitiny hliníku AlSi10Mg patří:

Tito dodavatelé prášku mají rozsáhlé zkušenosti s výrobou AlSi10Mg podle náročných standardů požadovaných AM. Poskytují také technická data, charakterizaci materiálů a pokyny k parametrům pro usnadnění AM zpracování.

Cena prášku AlSi10Mg

Cena prášku AlSi10Mg vhodného pro AM se může pohybovat od $50/kg do $120/kg na základě:

• Úrovně čistoty
• Konzistence v chemickém složení
• Rozsah velikosti částic a distribuce
• Prášková morfologie (kulatost a povrchová struktura)
• Dodávané množství
• Zeměpisná oblast

Vysoce kvalitní plynem atomizovaný prášek AlSi10Mg určený pro kritické aplikace stojí přes $100/kg, zatímco levnější prášek s méně přísnými specifikacemi může stát ~$60/kg ve velkém objemu.

Ceník Met3DP AlSi10Mg:

Dotaz k získání nejlepší ceny od Met3DP!

AlSi10Mg versus alternativy pro AM

AlSi10Mg soutěží s několika alternativními lehkými slitinami a materiály při výběru prášku pro AM. Tady je srovnání:

Pro většinu aplikací poskytuje AlSi10Mg nejlepší kombinaci mechanického výkonu, odolnosti proti korozi, svařitelnosti a hospodárnosti. Svou pevností předčí hliník 6061 a zároveň se vyhýbá vysokým nákladům na slitiny titanu.

Výhody a omezení AlSi10Mg pro AM

Výhody

• Vysoká měrná pevnost převyšující některé slitiny titanu
• Téměř 30% nižší hustota ve srovnání s ocelí
• Cenová výhoda oproti exotickým slitinám, jako je titan a inconel
• Lepší odolnost proti korozi než kompozity z hořčíku nebo uhlíkových vláken
• Zlepšená tažnost oproti velmi pevným hliníkovým slitinám
• Schopnost integrovat výztužné prvky a mřížky pro zvýšení tuhosti
• Vyšší rychlost tvorby než reaktivní kovy, jako je titan
• Recyklovatelnost prášku ve více sestaveních

Omezení

• Nižší maximální provozní teplota než u oceli nebo slitin titanu
• Náchylnost k tepelné deformaci a praskání ve srovnání s ocelí
• Během stavby jsou vyžadovány další podpůrné konstrukce
• Vyšší úrovně pórovitosti než u ocelí
• Tepelné úpravy potřebné pro optimální vlastnosti
• Více anizotropních mechanických vlastností než izotropní materiály jako oceli
• Drsnost povrchu často vyžaduje dokončovací operace
• Omezená biokompatibilita ve srovnání s titanem

Pochopení těchto kompromisů umožňuje vhodný výběr pro konkrétní aplikace a provozní podmínky.

AlSi10Mg prášek – často kladené otázky

Zde jsou odpovědi na některé běžné otázky týkající se prášku AlSi10Mg pro AM:

Otázka: Jaká velikost částic je nejlepší pro AM s práškem AlSi10Mg?

Odpověď: Rozsah velikosti částic 15-45 mikronů funguje dobře ve většině procesů AM. Jemnější prášek pod 10 mikronů může způsobit problémy s prachem, zatímco větší částice nad 60 mikronů poškozují hustotu a povrchovou úpravu.

Otázka: Jaký je vliv obsahu křemíku na vlastnosti AlSi10Mg?

Odpověď: Zvýšení obsahu křemíku z ~9% na ~11% zvyšuje tekutost prášku. Také zlepšuje tvrdost a tepelnou stabilitu na úkor určité ztráty tažnosti a lomové houževnatosti.

Otázka: Proč je atomizace plynu preferovanou metodou pro výrobu prášku AM AlSi10Mg?

A: Atomizace plynu umožňuje přesnou kontrolu nad sférickou morfologií a úzkou distribucí částic potřebných pro AM procesy. Zabraňuje problémům s kontaminací, ke kterým dochází při atomizaci vody.

Otázka: Jak by měly být díly AlSi10Mg tepelně zpracovány po zpracování AM?

Odpověď: Typickým tepelným zpracováním je rozpouštění při 530-550 °C po dobu 1-3 hodin následované izostatickým lisováním za horka (HIP) a poté stárnutím při 160-180 °C po dobu 6-8 hodin pro dosažení optimální pevnosti.

Otázka: Je AlSi10Mg snadno svařitelný pro následné zpracování AM dílů?

Odpověď: Ano, AlSi10Mg lze svařovat pomocí přídavných slitin 5XXX. Dobrá svařitelnost umožňuje dodatečné spojování a úpravy dílů AlSi10Mg AM.

Otázka: Vyžaduje prášek AlSi10Mg před zpracováním AM sušení?

Odpověď: Doporučuje se předsušení při 80-100°C po dobu 2-4 hodin, aby se odstranila povrchová vlhkost, která může způsobit problémy, jako je shlukování a poréznost během AM sestav.

Závěr

Prášek z hliníkové slitiny AlSi10Mg se ukázal jako jeden z předních materiálů pro aditivní výrobu kovových dílů v různých průmyslových odvětvích. Jeho vlastnosti jako vysoký poměr pevnosti k hmotnosti, dobrá odolnost proti korozi, vynikající tekutost a snadné následné zpracování činí z AlSi10Mg všestrannou volbu pro AM.

Jak AM procesy pokračují ve zrání, AlSi10Mg je připraven dodávat lehčí a pevnější komponenty s optimalizovanými geometriemi, které budou řídit další generaci designových inovací. S pokračujícím vývojem slitin a optimalizací parametrů se možnosti tohoto materiálu ještě rozšíří.

Související příspěvek o prášku AlSi10Mg pro 3D tisk: