激光选区熔化成形Al-Mg-Sc-Zr合金的微观组织及力学性能

作者：陈琨^*; 马佳威; 齐硕; 冯振宇; 周良道; 沈培良

来源：激光与光电子学进展, 2022, 59(21): 171-179.

• 材料
• 激光选区熔化成形
• Al-Mg-Sc-Zr
• 微观组织
• 拉伸性能
• 细晶强化

高强铝合金因其优异的比强度和塑性在航空航天领域得到广泛应用，近年来快速发展的增材制造技术为制备高强铝合金提供了新的方法。为此，利用激光选区熔化（SLM）成形技术制备了Al-Mg-Sc-Zr合金。通过X射线计算机断层扫描技术、光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射（EBSD）和室温拉伸试验对合金的微观组织和力学性能进行表征和研究。研究结果表明：SLM成形Al-Mg-Sc-Zr合金的成形质量较好，孔隙率仅为0.0013%，最大孔隙尺寸为126μm。合金的微观组织分为粗晶区和细晶区，熔池内部为粗晶区，熔池边界为细晶区。熔池边界处的Al3(Sc,Zr)颗粒为Al晶粒析出提供了大量形核位点，使得晶粒细化效果显著。试验得到平均晶粒尺寸为3μm，在更小的EBSD扫描步长下测得细晶区的平均晶粒仅为0.6μm。SLM成形Al-Mg-Sc-Zr合金的拉伸性能优异，各向异性较小。横向试样的拉伸强度略高，其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到465 MPa、508.2 MPa和14.07%。SLM快速冷却的特性和添入的Sc、Zr元素使SLM成形Al-Mg-Sc-Zr合金拥有良好的成形质量、细化的晶粒组织和纳米尺寸的Al3(Sc,Zr)颗粒，由此产生的细晶强化和沉淀强化是拉伸性能的主要强化机制。

• 单位
  中国民航大学