Strengthening mechanisms of high-performance Al-Mn-Mg-Sc-Zr alloy fabricated by selective laser melting

针对当前应用选区激光熔化(SLM)成形铝合金强度较低的 缺点, 本研究基于SLM技术熔体快速冷却的技术特性, 通过提升Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金中合金化元素的含量, 设计高(Mg+Mn)和高(Sc +Zr)含量的SLM专用铝合金, 系统研究了合金的SLM成形性及时效 处理对合金组织和力学性能的影响. 结果表明, 新合金具有优异的 SLM成形性, 最大相对致密度可达99.82%. SLM成形合金具有细小 等轴晶-柱状晶双峰结构. 等轴晶晶界处有Al6Mn和Al3(Sc,Zr)纳米 颗粒析出, 而柱状晶晶界处只存在Al6Mn纳米颗粒, 这些高稳定性 纳米颗粒可有效抑制合金在时效处理过程中的回复再结晶. 经 300°C时效处理后, 样品的力学性能获得较大程度的提升, 其屈服 强度和抗拉强度均超过600 MPa, 是现有已报道SLM成形铝合金的 最高值, 并且保持较好的延伸率. 细晶强化、固溶强化和Al3Sc纳米 颗粒析出强化的共同作用, 是Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金具有高强度的 主要原因.