Алюминиевый порошок AlSi10Mg: Технический обзор
Оглавление
Алюминиевый порошок AlSi10Mg представляет собой алюминиевый сплав, содержащий кремний и магний в качестве основных легирующих элементов. Этот металлический порошок стал популярным выбором для аддитивного производства, такого как селективное лазерное спекание (SLS) и прямое лазерное спекание металлов (DMLS), благодаря своим превосходным механическим свойствам, легкости, коррозионной стойкости и высокому соотношению прочности и веса.
В данной статье представлен полный технический обзор алюминиевого порошка AlSi10Mg с описанием его состава, свойств, методов производства, областей применения, преимуществ и недостатков. Количественные данные представлены в виде таблиц, а также мнения и субъективные комментарии помогут читателям лучше понять этот передовой инженерный материал.
Состав порошка алюминия AlSi10Mg
Состав алюминиевого порошка AlSi10Mg следующий:
Элемент | Вес % |
---|---|
Алюминий (Al) | Остаток |
Кремний (Si) | 9-11% |
Магний (Mg) | 0.2-0.45% |
Железо (Fe) | < 0,55% |
Марганец (Mn) | < 0,45% |
Титан (Ti) | < 0,15% |
Высокое содержание кремния обеспечивает хорошую текучесть и литейную способность, а также повышенную прочность и твердость. Добавка магния повышает прочность за счет упрочнения твердых растворов и закалки осадком.
В качестве примесей присутствуют также небольшие количества железа, марганца и титана. Более жесткий контроль над составом позволяет порошку этого сплава достигать лучшего постоянства свойств конечных деталей.
Свойства порошка алюминия AlSi10Mg
AlSi10Mg ценится за отличное соотношение прочности и веса и хорошую коррозионную стойкость. Вот некоторые из основных свойств этого порошка алюминиевого сплава:
Механические свойства
Недвижимость | Значение |
---|---|
Плотность | 2,68 г/куб. см |
Предельная прочность на разрыв | 430 МПа |
Предел текучести | 270 МПа |
Модуль Юнга | 73 ГПа |
Удлинение при разрыве | 8% |
Твердость | 120 HB |
Низкая плотность по сравнению со сталями, а также высокая прочность и жесткость делают AlSi10Mg привлекательным заменителем легких сплавов во многих областях применения. Удлинение указывает на умеренную пластичность алюминиевого сплава, а твердость по Бринеллю достаточно высока для хорошей износостойкости.
Физические свойства
Недвижимость | Значение |
---|---|
Температура плавления | ~600°C |
Теплопроводность | 150 Вт/м-К |
Электрическое сопротивление | 3,5 x 10^-6 Ω-см |
Коэффициент теплового расширения | 21 x 10^-6 K^-1 |
Умеренно высокая температура плавления в сочетании с хорошей теплопроводностью позволяет использовать AlSi10Mg в методах термической обработки, применяемых в аддитивном производстве. Свойства электрического и теплового расширения типичны для алюминиевых сплавов.
Коррозионные свойства
- Отличная коррозионная стойкость в нейтральных водных средах
- Устойчивость к воздействию большинства кислот и щелочей
- Восприимчивость к точечной и щелевой коррозии под действием хлоридов
В целом порошок AlSi10Mg обладает очень хорошей коррозионной стойкостью благодаря наличию на его поверхности защитного оксидного слоя. Это делает его пригодным для использования во влажной среде и в условиях контакта с водой.
Производство алюминиевых порошков AlSi10Mg
Порошок AlSi10Mg для AM-процессов обычно производится методом:
- Распыление - Струя расплавленного металла распадается струей газа или воды на мелкие капли, которые застывают в порошок. В результате получается сферический порошок, идеально подходящий для порошковой плавки.
- Плазменный вращающийся электродный процесс (PREP) - Сплав расплавляется плазменной дугой и центробежно распыляется вращающимися электродными дисками. Получается сферический порошок с хорошей текучестью.
- Газовая атомизация - Инертный газ, например аргон или азот, используется для распыления расплавленного сплава, в результате чего получается мелкий сферический порошок. Наиболее широко используемый процесс.
Основные свойства порошка:
- Диапазон размеров частиц - от 15 до 45 мкм
- Морфология - Сферическая форма с некоторыми спутниками
- Текучесть - отличная, при скорости потока по Холлу > 30 с/50 г
- Кажущаяся плотность - ~2,7 г/куб. см
- Плотность отвода - до 80% плотности сплава
Эти свойства делают AlSi10Mg легко совместимым с такими распространенными процессами AM, как селективное лазерное плавление и электронно-лучевое плавление, которые включают в себя распределение и выравнивание порошка.
Области применения алюминиевой пудры AlSi10Mg
К основным областям применения порошка сплава AlSi10Mg относятся:
Аэрокосмическая промышленность: Кронштейны, элементы планера, детали двигателя
Автомобили: Детали шасси, элементы навесного оборудования, шестерни трансмиссии
Промышленность: Детали робототехники, оснастка, компоненты станков
Медицина: Ортопедические имплантаты, протезы, хирургические инструменты
Потребитель: Корпуса для электроники, спортивные товары, автомобильные аксессуары
Благодаря легкости и прочности этот сплав может применяться в аэрокосмической, автомобильной и медицинской отраслях, где требуется высокая мобильность. AlSi10Mg позволяет изготавливать высокопрочные специализированные металлические детали методом AM для различных отраслей промышленности.
Порошок AlSi10Mg для аддитивного производства
AlSi10Mg - один из наиболее популярных порошков алюминиевых сплавов, используемых в таких процессах AM-плавки с порошковым слоем, как:
- Селективное лазерное плавление (SLM)
- Селективное лазерное спекание (SLS)
- Прямое лазерное спекание металлов (DMLS)
- Электронно-лучевое плавление (ЭЛП)
Преимущества использования порошка AlSi10Mg в АМ:
- Детали, прочность которых превышает прочность деталей из литых сплавов
- Почти полная плотность до 99,8%
- Отличная шероховатость поверхности и геометрическая точность
- Возможность создания сложных геометрических форм с помощью АМ
- Уменьшение количества отходов по сравнению с субтрактивными методами
- Облегчение по сравнению с титановыми или стальными деталями
- Постоянство и повторяемость механических свойств
AlSi10Mg позволяет существенно снизить вес по сравнению с традиционными материалами, при этом не уступая или превосходя их по эксплуатационным характеристикам. Это обуславливает его широкое применение в авиационной, космической, автомобильной и медицинской отраслях.
Однако такие факторы, как контроль пористости, анизотропия, остаточные напряжения и требования к термообработке, требуют особого внимания при печати на этом сплаве.
Поставщики порошка AlSi10Mg
К числу основных мировых поставщиков порошка из алюминиевого сплава AlSi10Mg относятся:
Компания | Назначение изделия |
---|---|
Met3DP | AlSi10Mg |
Arcam AB | AlSi10Mg |
Плотник | AlSi10Mg |
EOS | AlSi10Mg |
Присадки GE | AlSi10Mg |
Технология LPW | AlSi10Mg |
Praxair | Al-43 |
Sandvik | Osprey AlSi10Mg |
Эти поставщики порошков имеют большой опыт производства AlSi10Mg в соответствии с жесткими стандартами, предъявляемыми к AM. Они также предоставляют технические данные, характеристики материалов и рекомендации по параметрам для облегчения AM-обработки.
Ценообразование на порошок AlSi10Mg
Цена порошка AlSi10Mg, пригодного для АМ, может составлять от $50/кг до $120/кг в зависимости от:
- Уровни чистоты
- Постоянство химического состава
- Диапазон размеров частиц и их распределение
- Морфология порошка (сферичность и текстура поверхности)
- Количество поставок
- Географический регион
Высококачественный порошок AlSi10Mg, распыляемый газом и предназначенный для ответственных применений, стоит более $100/кг, в то время как более дешевый порошок с менее жесткими техническими требованиями может стоить ~$60/кг в оптовых объемах.
Прайс-лист Met3DP AlSi10Mg:
Металлический порошок | Размер | Количество | Цена/кг | Размер | Количество | Цена/кг |
AlSi10Mg | 15-45 мкм | 1 кг | $70 | 15-53 мкм | 1 кг | $51 |
AlSi10Mg | 15-45 мкм | 10 кг | $42 | 15-53 мкм | 10 кг | $33 |
AlSi10Mg | 15-45 мкм | 100 кг | $34.6 | 15-53 мкм | 100 кг | $23.5 |
Запрос на получение лучшей цены от Met3DP!
AlSi10Mg в сравнении с альтернативными вариантами для АМ
AlSi10Mg конкурирует с несколькими альтернативными легкими сплавами и материалами при выборе порошка для AM. Вот как это выглядит в сравнении:
Сплав | Плюсы | Cons |
---|---|---|
AlSi10Mg | Прочность, коррозионная стойкость, свариваемость | Более низкая максимальная температура |
Ti6Al4V порошок | Высокая прочность, биосовместимость | Дорого, высокая плотность |
AlSi7Mg порошок | Повышенная пластичность | Более низкая прочность по сравнению с AlSi10Mg |
порошок in625 | Высокая прочность при термообработке | Ограниченная коррозионная стойкость |
Алюминий 6061 | Широко распространенная доступность | Более низкая прочность по сравнению с AlSi10Mg |
Углеродное волокно | Очень низкая масса | Сложность печати, анизотропность |
Для большинства применений AlSi10Mg обеспечивает наилучшее сочетание механических характеристик, коррозионной стойкости, свариваемости и экономической эффективности. По прочности он превосходит алюминий 6061 и при этом не требует больших затрат на титановые сплавы.
Преимущества и ограничения применения AlSi10Mg для АМ
Преимущества
- Высокая удельная прочность, превосходящая некоторые титановые сплавы
- Почти 30% имеет меньшую плотность по сравнению со сталью
- Преимущество по стоимости по сравнению с такими экзотическими сплавами, как титан и инконель
- Более высокая коррозионная стойкость по сравнению с магниевыми и углепластиковыми композитами
- Повышенная пластичность по сравнению с очень высокопрочными алюминиевыми сплавами
- Возможность интеграции элементов жесткости и решеток для повышения жесткости
- Более высокая скорость изготовления по сравнению с реактивными металлами, такими как титан
- Возможность многократной переработки порошка
Ограничения
- Более низкая максимальная рабочая температура по сравнению со сталями и титановыми сплавами
- Чувствительность к термическому короблению и растрескиванию по сравнению со сталями
- При строительстве требуются дополнительные опорные конструкции
- Более высокий уровень пористости, чем у сталей
- Термообработка, необходимая для получения оптимальных свойств
- Более анизотропные механические свойства по сравнению с изотропными материалами, например, сталями
- Шероховатость поверхности часто требует проведения финишных операций
- Ограниченная биосовместимость по сравнению с титаном
Понимание этих компромиссов позволяет сделать правильный выбор для конкретных применений и условий эксплуатации.
Порошок AlSi10Mg - часто задаваемые вопросы
Здесь приведены ответы на некоторые распространенные вопросы о порошке AlSi10Mg для АМ:
Вопрос: Какой размер частиц лучше всего подходит для АМ с порошком AlSi10Mg?
О: Диапазон размеров частиц 15-45 мкм хорошо подходит для большинства процессов АМ. Более мелкий порошок с размером менее 10 мкм может вызвать проблемы с пылью, в то время как более крупные частицы с размером более 60 мкм ухудшают плотность и качество поверхности.
Вопрос: Как влияет содержание кремния на свойства AlSi10Mg?
Ответ: Увеличение содержания кремния с ~9% до ~11% повышает текучесть порошка. При этом повышается твердость и термическая стабильность за счет некоторого снижения пластичности и вязкости разрушения.
Вопрос: Почему газовая атомизация является предпочтительным методом изготовления порошка AM AlSi10Mg?
О: Газовое распыление позволяет точно контролировать сферическую морфологию и узкое распределение частиц, необходимое для процессов AM. При этом удается избежать проблем с загрязнением, возникающих при распылении воды.
Вопрос: Как следует термически обрабатывать детали из AlSi10Mg после AM-обработки?
О: Типичная термическая обработка - растворение при 530-550°C в течение 1-3 часов с последующим горячим изостатическим прессованием (ГИП) и последующим старением при 160-180°C в течение 6-8 часов для достижения оптимальной прочности.
Вопрос: Легко ли сваривается AlSi10Mg для последующей обработки АМ-деталей?
Ответ: Да, AlSi10Mg можно сваривать с использованием присадочных сплавов 5ХХХ. Хорошая свариваемость позволяет дополнительно соединять и модифицировать АМ-детали из AlSi10Mg.
Вопрос: Требуется ли сушка порошка AlSi10Mg перед AM-обработкой?
О: Рекомендуется предварительная сушка при температуре 80-100°C в течение 2-4 часов для удаления поверхностной влаги, которая может вызвать такие проблемы, как комкование и пористость при АМ-сборке.
Заключение
Порошок алюминиевого сплава AlSi10Mg стал одним из самых популярных материалов для аддитивного производства металлических деталей в различных отраслях промышленности. Такие его свойства, как высокое соотношение прочности и массы, хорошая коррозионная стойкость, отличная текучесть и простота последующей обработки, делают AlSi10Mg универсальным выбором для АМ.
По мере развития процессов AM AlSi10Mg способен создавать более легкие и прочные компоненты с оптимизированной геометрией, что будет способствовать появлению нового поколения инновационных разработок. При постоянном совершенствовании сплавов и оптимизации параметров возможности этого материала будут еще больше расширяться.
Related post about Порошок AlSi10Mg для 3d-печати:
Поделиться
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Электронная почта
MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.
Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!
Похожие статьи
Сферический порошок железо-никелевого сплава Invar 36: непревзойденная стабильность в экстремальных условиях
Читать далее "
Ноябрь 23, 2024
Комментариев нет
Сферический порошок дисилицида молибдена: надежное решение для экстремальных температурных условий
Читать далее "
Ноябрь 23, 2024
Комментариев нет
О компании Met3DP
Воспроизвести видео
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731