市场上的高强度铝合金在增材制造,俗称3D打印过程中,往往会遇到热裂的问题,这限制了其使用范围。美国的研究者们通过采用选择性激光熔化(SLM)技术,成功生产了一种纳米级金属间化合物增强、具备超强拉伸与形变能力的铝合金。这种合金主要成分包含 Al92Ti2Fe2Co2Ni2,在机械性能上取得了显著的飞跃。
通过300瓦特激光加工的 Al92Ti2Fe2Co2Ni2 合金,反向散射电子显微镜(SEM)图像揭示了其独特的微观结构。
微观分析显示,该合金由纳米级的金属间板片构成的花状图案组成,这些微型花状图案分布在熔池的不同区域,厚度各异,为合金的超高强度(超过700 MPa)提供了重要支撑。特别是那些主要由 Al3Ti 和 Al9(Fe,Co,Ni)2 构成、位于熔池边缘的细小花状图案,在提升合金机械性能方面发挥了关键作用。
高角环形暗场扫描透射电子显微技术(HAADF-STEM)和能量色散X射线光谱(EDS)研究进一步证明,这些细小的花状图案中心是 Al3Ti 核心,由 Al3Ti 和 Al9(Fe,Co,Ni)2 的交替层组成。而在熔池中心,粗大的花状图案则包含更厚的金属间层和富含 Al9(Fe,Co,Ni)2 的细胞沉淀。
原子探针成像技术(APT)的分析表明,过渡金属(TMs)在合金矩阵中分布均匀,由于快速固化,其浓度超出了它们平衡固溶度。这一复杂的微观结构最终导致了显著的内应力,从而赋予了合金高强度和优异的变形能力。
总而言之,通过SLM技术在铝合金中引入纳米级金属间化合物,展现了制造适用于高性能应用的超强和可变形材料的巨大潜力。
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