从普及型3D扫描仪到全链路3D视觉解决方案，知象光电正领跑行业！

1 研究背景及目的采用传统工艺制造的铝合金越来越不能满足现代工程对柔性和性能的高要求。本研究采用激光粉末床熔融法制备Al-Mg-Sc-Zr合金，以获得高性能铝合金。为此，采用工艺参数优化和热处理工艺。通过对不同能量密度下的相对密度和缺陷分布进行初步分析，确定了最优工艺参数。在最佳工艺参数下得到的样品相对密度为99.84%。随后，利用热处理进行组织和性能调控，确定了相应的相组成、显微组织和力学性能。样品的显微组织为典型的等轴柱状双峰晶粒组织，有Al3 (Sc,Zr)析出。热处理前后样品的各向异性不明显，晶粒取向差异以高角度晶界为主。通过拉伸和硬度测试对所有样品的力学性能进行了表征。 2 论文亮点（1）通过工艺优化，使用激光粉末床熔融技术制备了致密度高达99.84%的 Al-Mg-Sc-Zr合金试样。（2）系统研究了时效和固溶时效处理对合金组织和力学性能的影响，获得了高强度、高塑性、高硬度的时效试样。（3）最终得到高强铝合金的屈服强度为475.0 MPa，极限抗拉强度为508.2 MPa，延伸率为8.3%。 3 试验方法本研究对激光粉末床熔合(LPBF)技术制备的Al-Mg-Sc-Zr合金的工艺参数、组织形貌和力学性能等进行了综合评价，采用工艺参数优化，对不同能量密度下的相对密度和缺陷分布进行初步分析，确定了最优工艺参数。随后，利用热处理进行组织和性能调节，确定了相应的相组成、显微组织和力学性能。最后通过拉伸和硬度测试对所有样品的力学性能进行了表征。研究结果可为高强铝合金在航空航天领域的未来研究和实际应用奠定一定的研究基础。 Fig. 1. Feedstock powder used in this work: (a) Scanning electron microscopy (SEM) image at low magnification; (b) Particle size distribution; (c) SEM image at high magnification; (d) Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) mapping of (c). Fig. 2. Process parameter settings. 4 结果使用LPBF工艺制备Al-4.71Mg-0.86Sc-0.27Zr-0.091Si-0.084Fe-0.012Zn （wt%）合金工艺优化后参数为激光功率350 W、扫描速度1250 mm/s、扫描间距140 μm、层厚30 μm为，验证后试样致密度达99.84%。该合金中相组成以α-Al和少量Al3Mg2为主。时效和固溶时效热处理后，试样中有Al3 （Sc,Zr）析出。所有样品均表现出明显的晶粒细化，时效处理对晶粒尺寸的影响最小。Al-Mg-Sc-Zr试样在热处理前后表现出良好的各向同性和可忽略的织构。时效处理显著提高了试样的硬度和强度。相反，固溶时效处理略微提高了样品的伸长率，但对强度的提高没有贡献。时效处理后，样品的屈服强度、抗拉强度、伸长率和维氏硬度分别达到475.0 MPa、508.2 MPa、8.3%和170.3 HV0.5。 Fig. 3. Optical microscopy images of the vertical section of specific samples.5 结论使用LPBF工艺制备高强铝合金工艺优化后参数为激光功率350 W、扫描速度1250 mm/s、扫描间距140 μm、层厚30 μm为，验证后试样致密度达99.84%。该合金中相组成以α-Al和少量Al3Mg2为主。时效和固溶时效热处理后，试样中有Al3 （Sc,Zr）析出。所有样品均表现出明显的晶粒细化，时效处理对晶粒尺寸的影响最小。Al-Mg-Sc-Zr试样在热处理前后表现出良好的各向同性和可忽略的织构。时效处理显著提高了试样的硬度和强度。相反，固溶时效处理略微提高了样品的伸长率，但对强度的提高没有贡献。时效处理后，样品的屈服强度、抗拉强度、伸长率和维氏硬度分别达到475.0 MPa、508.2 MPa、8.3%和170.3 HV0.5。 6 前景与应用 激光熔化技术可实现高效率、低缺陷的复杂结构成形，适用于航空航天大型构件的一体化制造‌。满足高强轻量化需求的同时，该材料在高速列车轻量化底盘、航天器承力部件及军工精密构件领域具有突出应用潜力，尤其适合传统工艺难以成形的拓扑优化结构‌。来源：增材制造硕博联盟