选区激光熔化成形Al-Ce-Sc-Zr合金的工艺优化与组织性能

作者：杨紫微; 陈超^*; 吴谊友; 周科朝

来源：粉末冶金材料科学与工程, 2023, 28(02): 170-179.

DOI：10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2023004

• Al-Ce-Sc-Zr合金
• 选区激光熔化
• 致密度
• 力学性能
• 显微组织

以气雾化Al-10Ce-0.4Sc-0.2Zr(质量分数)预合金粉末为原料，采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)法制备Al-Ce-Sc-Zr合金。通过光学显微镜和室温拉伸实验等研究激光功率和扫描速度对合金致密度与力学性能的影响，优化工艺参数；并采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等研究最佳工艺参数下SLM成形的合金共晶组织形貌、物相组成和晶粒尺寸等。结果表明，激光功率和扫描速度跟合金致密度和力学性能之间呈非线性关系；随激光能量密度升高，合金致密度和力学性能先上升后下降。在激光功率为350 W、扫描速度为2 000 mm/s的最优参数下成形的Al-Ce-Sc-Zr合金，致密度达到99.92%，抗拉强度和屈服强度分别为(441±3) MPa和(370±18) MPa，伸长率为(9.4±0.9)%。SLM成形Al-Ce-Sc-Zr合金具有柱状晶和等轴晶交替分布的晶粒组织，晶粒取向较随机，不存在明显的织构。合金由α-Al和Al11Ce3相组成，Sc、Zr原子主要以固溶的形式存在于α-Al中，共晶Al11Ce3相为不规则的条带状，平均宽度为35 nm，排列成不连续的复杂网络，共晶组织十分精细，且分布均匀。

• 单位
  粉末冶金国家重点实验室; 中南大学