热处理对增材制造AlSi10Mg合金组织性能及残余应力的影响

唐鹏钧^1,2,3，陈冰清^2*，闫泰起²，楚瑞坤⁴，郭绍庆²，李沛勇^1,2,3

1. 中国航发北京航空材料研究院铝合金研究所，北京100095

2. 中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心，北京100095

3. 北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心，北京100095

4. 飞而康快速制造科技有限责任公司，无锡214145

摘要 增材制造AlSi10Mg合金通常存在较大的残余应力，对材料的服役使用产生不利影响，故需要采用热处理对残余应力予以控制甚至消除。利用X射线衍射、光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、背散射电子衍射、维氏硬度和拉曼光谱试验，研究了成形态和退火态合金的显微组织、性能及残余应力。结果表明，成形态合金由过饱和Al固溶体和Si相组成，其中，Si相以网状共晶硅和弥散分布的纳米硅颗粒2种形态存在。同时，成形态合金的晶粒细小，其晶粒尺寸分布的d50值约为10.4 μm。250~300℃退火使合金元素从过饱和Al固溶体中析出，形成平衡相Mg2Si和Si相；且随着退火温度升高，合金元素析出越彻底。此外，退火还引起网状共晶硅和纳米硅颗粒粗化，促使晶粒长大并诱发再结晶。由于退火后合金中的细晶强化、固溶强化和弥散强化效果减弱，故合金的维氏硬度下降。然而，退火可以显著降低合金的残余应力，下降幅度达到60%~80%。因此，为更好地实现组织和性能调控，有必要针对增材制造铝合金的特点开发新的热处理制度。

关键词 增材制造；AlSi10Mg 合金；热处理；显微组织；残余应力

（责任编辑  王丽娜）

http://www.kjdb.org/CN/Y2021/V39/I9/36