中南大学Jmst:铸铝合金高效设计的新策略

铸造铝合金由于密度小、铸造流动性好、可塑性强等优点广泛应用于汽车、航空航天和机械制造等重要领域。工业生产中,通常会在铸造铝合金中添加碱土金属Sr来细化合金微观组织以改善合金综合力学性能。然而,采用传统的“试错法”难以实现高效的Sr改性铸造铝合金的成分设计。因此,如何对合金进行前期设计,预测合金微观结构和性能,以高效开发具有优异性能的铸造铝合金对工业生产具有重大指导意义!

针对以上问题,中南大学张利军教授团队提出一种高效的合金设计新策略:耦合计算热力学方法和机器学习技术,高效设计了A356铸造铝合金中Sr的最佳添加量,深入探讨了Sr改性铸造铝合金的强韧化机理。相关论文以题为“Efficient alloy design of Sr-modified A356 alloys driven by computational thermodynamics and machine learning”发表在材料科学期刊Journal of Materials Science & Technology上。论文共同第一作者为中南大学的博士生易旺和硕士生刘光琛,通讯作者为中南大学的张利军教授和高建宝博士,合作者包括桂林电子科技大学的卢照副研究员。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.09.061

该项研究工作以Al-Si-Mg-Sr四元体系为研究对象,首先统一了Al-Si-Mg-Sr四元体系所有边界二元系的热力学描述,通过CALPHAD方法更新了Al-Mg-Sr三元体系的热力学参数,并重现了Al-Mg-Sr三元体系热力学相图(见图1);结合热力学外推方法建立Al-Si-Mg-Sr四元系热力学数据库,并通过制备关键合金,结合微结构表征和热效应分析验证所建立四元系热力学数据库的可靠性(见图2)。

图1. Al-Mg-Sr三元体系计算相图:(a)Al35Mg65-Al7Mg13Mg80(in wt.%)计算垂直截面;(b)10 wt.%Sr计算垂直截面;(c)Al-Mg-Sr三元体系400 oC计算等温截面;(d)计算与实验相转变温度对比图,对角实线上,计算结果与实验数据完全一致。

图2. Al-Si-Mg-Sr四元体系热力学数据库构筑及验证:(a)A356-xSr(in wt.%)计算垂直截面与DSC升温型号对比;(b)A356-xSr(in wt.%)计算凝固相图与DSC降温型号对比。

随后,集成计算热力学、机器学习技术和关键实验,高效设计了A356铸造铝合金中Sr的添加量(见图3)。基于可靠的热力学数据库,采用课题组前期开发的新型机器学习加速的分布式任务管理系统(Malac-Distmas)进行高通量的平衡相图计算和非平衡凝固模拟,高效构筑A356合金随Sr含量变化的凝固相图及其相/组织分数图,进而建立了合金成分与微结构之间的定量关系;同时,将实验和计算微结构信息及测定力学性能作为机器学习ANN模型的输入数据集,筛选机器学习模型参数,获取合金成分—微结构—性能间的定量关系,高效地确定A356合金中Sr的最佳添加量为0.005 wt.%,随后通过关键力学性能测定及微结构表征验证合金理论设计的可靠性(见图4)。

图3. 耦合计算热力学,机器学习和关键实验进行Sr改性铸造铝合金成分设计的研究策略

图4. Sr改性A356合金设计:(a)通过计算热力学构建的合金成分-微结构定量关系;(b)基于计算微结构信息和实验测定力学性能,采用机器学习技术预测的Sr改性A356合金力学性能;(c)综合力学性能因子及代表性实测微结构信息;(d)实验验证预测A356铝合金中Sr的最佳添加量为0.005wt.%。

最后,通过对比分析了计算热力学和机器学习技术的优缺点,并通过数据挖掘技术深入挖掘Sr改性A356合金的强韧化机制,发现合金强度的提升主要来自于合金共晶组织的贡献,而合金塑性的提升主要来自于合金中的初晶(Al)和软质相Al2Si2Sr的贡献(见图5图6)。

研究工作为工业铸造铝合金的成分设计及强韧化机理的全面研究提供了一种可行方案。

图5. 通过机器学习技术建立合金力学性能与合金微结构关系,挖掘合金强韧化机理:(a)初晶(Al);(b)共晶(Al);(c)共晶(Si);(d)Al2Si2Sr相。斜率为正表示性能与微结构呈正相关,斜率为负表示性能与微结构呈负相关。

图6. 通过计算热力学分析验证机器学习所挖掘的合金强韧化机理:(a)A356-xSr合金计算生长抑制因子;(b)A356-xSr合金计算凝固相图;(c)A356-xSr合金成分-组织关系图;(d)第一性原理计算的(Al)、(Si)和Al2Si2Sr相的体积模量。

通讯作者:

张利军,博士,中南大学教授,博士生导师。德国洪堡学者、中南大学升华学者特聘教授、湖南省湖湘青年英才、湖南省杰出青年基金获得者。主要从事计算热、动力学及其驱动的材料设计与制备领域研究工作。近年来主持国家级项目15项,省、校级和企业横向课题10余项。目前担任国内外10种杂志编委/青年编委(包括Advanced Powder Materials、Journal of Magnesium and Alloys、Journal ofMaterials Informatics、JMM-B、Materials、Metals等)。累计在npj Computational MaterialsActaMaterialia等40余种材料领域期刊上发表第一/通讯作者论文130余篇,在国际会议上做大会邀请/口头报告30余次,组织/共同组织重要国际会议3次、国内会议6次。作为主编在瑞士出版专著1本,出版专著章节3部。已授权中国发明专利2项、中国软件著作权2项。课题组主页:https://www.ppmgroupcn.com/。

*感谢论文作者团队对本文的大力支持。

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主要内容:添加剂生产的高强度铝合金的疲劳和动态时效

铝合金因其质轻和出色的强重比,在汽车,航空航天等多个领域得到广泛应用。近年来,由激光粉末熔融(laser powder bed fusion, LPBF)增材制造工艺制造的高强度铝合金如2xxx和7xxx往往存在塑性差和裂纹的问题。向Al-Mg系合金中添加Sc元素,在凝固过程中原位形成的初生Al3Sc析出相能够为晶粒提供额外的形核质点,从而有效的减轻裂纹的形成倾向。此外,适当的热处理工艺能够对次生Al3Sc强化相进行调节,进而实现对Al-Mg-Sc合金的力学性能的调控。然而,目前缺乏对于如何精确控制LPBF和热处理制备的高强度Al-Mg-Sc合金的微观组织,析出相和力学性能的理解。因此有必要进一步研究微观结构和析出相的形成机理及它们与机械和疲劳性能之间的关系。

此外,动态应变硬化行为(dynamic strain aging, DSA)常出现在Al-Mg系合金中,在拉伸过程中形成随应力锯齿状跌落的雪崩式剪切变形带,也就是锯齿状的拉伸应力应变曲线。尽管之前的研究工作证实,可以通过调控拉伸速率和温度之间的相关性来降低或避免不稳定的Al-Mg系合金塑性流动,然而在微观结构的影响方面仍具争议,具体表现为析出相的引入对Al-Mg系合金在拉伸过程中不稳定的塑性流动起到了促进还是抑制作用。因此通过对LPBF制备的高强度Al-Mg-Sc合金中DSA行为的研究,可以为优化微观结构以促进稳定变形提供参考

澳大利亚新南威尔士大学联合中国工程物理研究院机械制造技术研究所的研究人员通过LPBF成功制备了没有明显加工缺陷的含有Sc和Zr的高强度Al-5024合金。对LPBF制备的Al-5024合金中双峰态晶粒分布的形成机制,以及通过热等静压和两步过时效处理对所得的微观结构和力学行为进行了研究。结果表明,当凝固速度低于110 mm/s时,有利于为Al晶粒提供形核质点的初生Al3Sc析出相的形成,因此促进了等轴晶的形成。此外,应用不同的热处理揭示了屈服强度与塑性随热处理时间变化的权衡趋势,并观察到疲劳寿命和屈服强度之间的相关性,二者与次生Al3Sc析出相的尺寸密切相关。在325 ℃,100 MPa压力的热等静压处理4小时后,抗拉强度可以达到450 MPa,在循环应力比为0.1的107次循环的疲劳强度为105 MPa。动态应变硬化的产生与Mg原子簇集有关,可以归结于在制造过程中形成的‘Mg墙’,以及在随后的热处理中由晶内Al3Sc和晶间富含Fe,Mn析出相的生长所引起的失配位错的增多。这项工作为Al-5024合金中双峰结构的形成及微观结构与机械性能之间的相关性(包括动态应变硬化和疲劳响应)提供了新的见解。相关论文以题为“Fatigue and dynamic aging behavior of a high strength Al-5024 alloy fabricated by laser powder bed fusion additive manufacturing”发表在金属材料顶级期刊Acta Materialia。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117312

LPBF制造的Al-5024合金在建造状态下呈现由等轴晶和柱状晶组成的双峰态晶粒分布的微观结构。其中,细晶粒主要存在于熔池的边界,这是由于在LPBF中,凝固通常从熔池边界开始,初始较慢的固液界面速度为Sc扩散聚集形成初生Al3Sc析出相提供了充足的时间,促进了等轴晶的形成。随后在缺少Al3Sc作为形核质点以及陡峭的温度梯度的作用下,形成了柱状晶。此外,建造状态(AB)下的拉伸应力应变曲线呈阶梯状。经过HIP(hot isostatic pressing,325℃,100 MPa,4 h)处理后,原本存在于AB状态下因Mg原子簇集而形成扩散的‘Mg墙’消失,并且阶梯状拉伸应力应变曲线消失,变为光滑曲线。

此外,在Al晶粒中观察到大量平均为2.3 nm的纳米级次生Al3Sc,是屈服强度相比于建造状态提高的根本原因。为了验证光滑曲线的产生是否是由于热等静压处理造成的,我们进行了两组热处理(325℃ 0.5 h和325℃ 1 h)用于对比其曲线的形貌,发现了与HIP处理相同的光滑的曲线。通过OA2(two step over aging,300℃ 5 mins,水淬,350℃18 h)处理后,相比于HIP状态,抗拉强度略有降低,约为30 MPa,这是由于长时间的热处理引发了次生Al3Sc强化相的长大(平均为4 nm),因而导致强化效果的略微降低。值得注意的是,OA2处理后的拉伸应力应变曲线并未变平滑,而是表现为‘locking’锯齿状。因此,析出相的引入与否不能准确解释锯齿状拉伸曲线出现的原因。

然而,通过观察OA2状态下的背散射电子图和STEM-EDX能谱图,可以发现大量的富含Fe,Mn的亚微米级析出物沿晶界分布。结合OA2状态下HRTEM和IFFT图像,可以发现,Al3Sc和富含Fe,Mn的析出物周围分别存在着低密度和高密度的失配位错。这些失配位错引发的应力场可以作为促进溶质原子迁移的扩散路径,促使溶质原子,即本次实验中的Mg原子,向失配位错迁移。因此,Mg原子的富溶质区很有可能在失配位错所在的相边界上形成,导致Mg原子簇集在拉伸变形期间引发不稳定的塑性流动。

图1 LPBF制造的Al-5024合金的微观结构(a)纵截面的EBSD图像,细晶区轮廓用黑色虚线标出(b)细晶区的HAADF-STEM及相应的EDX能谱图像(c)细晶区的TEM图像(d)单个Al晶粒的SAD图像

图2 经过HIP处理后的Al-5024合金的微观结构 (a)纵截面的EBSD图像(b)细晶区的HAADF-STEM及相应的EDX能谱图像(c)细晶粒内部的HRTEM图像(d)图c的FFT图像(e)图c的IFFT图像

图3 经过两步过时效处理后的Al-5024的微观结构(a)纵截面的EBSD图像(b)细晶区的HAADF-STEM及相应的EDX能谱图像(c)SEM图像(d)细晶粒内部的HRTEM图像(e)图d的FFT图像(f)图d的IFFT图像

图4 L12结构的Al3Sc析出相周围失配位错在(a-c)HIP和(d-f)OA2样品中的HRTEM和IFFT图像(g)富含Fe,Mn的析出相与Al基体界面的失配位错,插图是Al和富含Fe,Mn析出相的FFT图像

图5 不同热处理下Al-5024合金的拉伸应力应变曲线及相应的断口形貌

图6 不同热处理下Al-5025的疲劳寿命曲线

图7 LPBF制造的Al-5024合金凝固组织的单一熔池中的热分布(a)模拟单熔池温度场(b)模拟单熔池的实验验证(c)模拟熔池中的热历史,显示对已凝固层的热效应(d)模拟固液界面速度和温度梯度的变化

图8 LPBF制造的Al-5024合金的微观结构形成示意图

图9 LPBF制备的Al-5024合金在AB,HIP和OA2条件下的微观结构演变引起的动态应变硬化示意图

*感谢论文作者团队对本文的大力支持。(文:Peidong He)

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Mapu的最新性质:高强度铝合金氢脆的重要进展

越来越严格的交通运输温室气体排放法规促使人们努力重新审视用于车辆的材料。飞机上经常使用的高强度铝合金有助于减轻汽车的重量,但容易受到环境恶化的影响。氢脆化通常被认为是罪魁祸首。然而,导致氢脆失效的确切机制尚不清楚:对合金内部的氢进行原子级分析仍然是一个挑战,这阻碍了采用合金设计策略来提高材料的耐用性。

日前,来自德国马普所的Baptiste Gault和Dierk Raabe团队对捕获在高强度 7xxx 铝合金的第二相颗粒和晶界处的氢进行了近原子级分析,并使用这些观察结果来指导原子从头算计算,结果表明合金元素和氢的共偏析有利于晶界脱聚,并且氢强分配到第二相颗粒中会从基体中去除溶质氢,从而防止氢脆。本文提出的见解进一步推进了对铝合金中氢脆机理理解,强调了氢陷阱在最大限度地减少开裂和指导新合金设计方面的作用。相关论文以题为Hydrogen trapping and embrittlement in high-strength Al alloys发表在最新一期《Nature》上。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04343-z

在这项研究中,研究人员研究了一种 7xxx 铝合金,其成分为 Al–6.22Zn–2.46Mg–2.13Cu–0.155Zr (wt.%),处于峰值时效状态。对于这种合金,与未充氢的样品相比,充氢会导致延展性显着下降(图 1a)。图 1b-d 突出显示了跨多个尺度的微观结构的复杂性。首先,图 1b、c 揭示了GBs和GB网络在充氢材料变形过程中裂纹形成和扩展中的主要作用。图 1d 显示了细析出物在大块中的典型分布,GBs 处的粗析出物和与 GBs 相邻的无析出物区 (PFZs)。还显示了充当晶粒细化剂的金属间相(例如,Al2CuMg S 相)和 Al3Zr 弥散体。

图 1:航空航天 Al-Zn-Mg-Cu 合金的非均质微观结构。

在验证充H和充D试样对机械性能表现出相似的脆化效应后,对峰值时效的样品进行充氢,用于随后的APT分析。充D样品由PFIB在低温下制备以限制氢的引入,并立即通过APT使用电压脉冲进行分析,以最大限度地减少来自APT的残留氢H。H和D原子优选分配到分散体内部的位置,在界面处的含量略高,这可能是由于失配应变 (0.75%)。进一步分析发现H在Al3Zr弥散体中始终富集,平均高达 8.5at.%。在充D材料中,2 Da处的明显峰证明了有效的充D,其中D分配到Al3Zr分散体中。

图 2:在峰值时效条件下(120 °C 24 h)对D电荷 Al-Zn-Mg-Cu 样品第二相的 APT 分析。

研究人员还分析了高角度GB处H和D的分布。峰值时效样品在块体中含有 5-nm (Mg, Zn) 富集强化沉淀物,在GB处含有较粗的20-50-nm尺寸的沉淀物,以及与GB相邻的典型 PFZ,如图3所示。图3b中H和 D(H2+) 的原子图显示在GB 处的浓度较高。GB 处的Al3Zr分散体含有 11 at.% H 和 0.6at.% D,即与块体中的 Al3Zr 分散体相比,D 含量较低。H 和 D(H2+)没有显示在富集(Mg, Zn)分布在 GB和体块中。观察到 Zn 和 Cu 没有富集,在峰值时效状态下,这可以通过消耗分离的溶质加速 GB 沉淀来解释。D(H2+) 含量的局部增加意味着溶质修饰的GB充当H的陷阱,并且在相邻的 PFZ 中没有观察到H和D的富集,这种效应放大了这些区域的机械和电化学对比度。

图 3:含有 GB 的 D 电荷峰时效 Al-Zn-Mg-Cu 样品的 APT 分析(120 °C 24 h)。

为了更好地理解H在金属间相(例如S相Al2CuMg)、Al3Zr弥散体和GBs中的影响,研究人员使用了密度泛函理论 (DFT)。S相中H的溶解度分析表明,富含Al的八面体位点提供最低的溶解焓(0.014 eV)。这些位置H的计算浓度在300 K时为 3 at.%,大大高于假设的Al基体的5×10^−5 at.%,这解释了 APT 观察结果。在 Al3Zr 弥散体中,H 更倾向于八面体间隙位点,Zr 在第二最近邻层中,溶液焓为 0.128 eV,H 溶解度为 0.2 at.%。然而,高实验 H 浓度可以通过在 H 的第一个最近邻位置存在 Zr 反位点来解释,这将溶液焓降低到 -0.202 eV。H 在 GB 中的溶解度估计为对称的 Σ5 (210) [100] GB作为代表性的高角度 GB。所有考虑的 GB 位置的过量体积解释了图 4c 中给出的负偏析能。因此,这些位点的相应溶液焓低于 Al 基体,但仍远高于 S 相或 Al3Zr 弥散体。

图 4:基于 DFT 模拟的理论分析。

为了解释为什么 GBs 显示出更高的 H 脆化敏感性,研究人员确定了氢脆能量(图 4c)。通过比较H对GB能量学与自由表面能量学的影响来描述裂缝形成的热力学驱动力。在 Σ5 GB 中,H当位于具有最强偏析能的位置时,也会产生最强的脆化。当根据 H 原子的标称溶解度在 GB 的单位面积上的所有这些可能位点上分布时,由它们各自的偏析能加权,对脆化能的总贡献为 600 mJ m-2这个国标。该值比为 Al3Zr 弥散体 (2 mJ m-2) 和 S 相 (129 mJ m-2) 确定的脆化能量要大得多(即更有害)。该论文还研究了 APT 揭示的 Mg 偏析对 GB 的影响,并在模拟单元中引入了一个 Mg 原子,取代了 GB 平面中四个等效 Al 原子之一。总体而言,与不含 Mg 的情况相比,使用 Mg 时,这些效应使每单位 GB 面积的脆化能增加了大约一个数量级。Mg 对 H 引起的偏析和脆化产生相反的影响,这是由脱聚引起的自由表面上 Mg 和 H 的相互作用来解释的。Mg 和 H 共偏析到自由表面为 GBs 的脆化提供了驱动力。

通常来说,避免 H 的进入是极不可能的,因此减轻氢脆的最佳方法是控制其捕获以最大限度地延长组件的使用寿命。本文结果提供了 H 捕获位点的指示及其各自在环境辅助降解中引发损害的倾向,从而有助于建立对铝合金中氢脆的机制理解。在此研究的基础上,提出了可以探索的具体措施,以增强对 H 引起的损伤的抵抗力,并提高高强度轻质工程部件的寿命和可持续性。第二相颗粒中高 H 富集的结果为提高抗 H 脆性提供了一种潜在的缓解策略,即通过引入和控制第二相的体积分数、分散和化学成分,尽管它们可能对机械性能产生有害影响特性。其他策略可能旨在设计和控制 GB 偏析,例如通过将 GB 捕获到沉淀物中并将其保持在本体溶液中来消除 GB 的 Mg 装饰。对抗环境退化的第三种也是更通用的方法是减小这些合金中 PFZ 的尺寸,目的是减轻 H 修饰的 GB 与受 H 影响较小的相邻区域之间机械和电化学响应的 H 增强对比。

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山东省潍坊市公布2021年度第三批铝合金建筑型材市政监督抽查结果

中国质量新闻网讯 据山东省潍坊市市场监管局网站2021年12月31日消息,2021年9月至12月,该局组织开展了第三批产品质量市级监督抽查。本次共抽查了全市36家企业的44批次铝合金建筑型材产品。其中,生产领域35家企业43批次产品,流通领域1家企业1批次产品。

本次抽查依据GB/T 5237.2-2017《铝合金建筑型材 第2部分:阳极氧化型材》、GB/T 5237.3-2017《铝合金建筑型材 第3部分:电泳涂漆型材》、GB/T 5237.4-2017《铝合金建筑型材 第4部分:喷粉型材》、GB/T 5237.6-2017《铝合金建筑型材 第6部分:隔热型材》等标准的要求,对产品的化学成分、抗拉强度Rm、规定非比例延伸强度Rp0.2、断后伸长率A50mm、壁厚偏差、膜厚、封孔质量、漆膜硬度、压痕硬度、干附着性、湿附着性、沸水附着性、耐碱性、纵向抗剪特征值(高温)等14个项目进行了检验,抽查产品检验全部合格。

2021年第三批铝合金建筑型材产品质量市级监督抽查结果汇总表
序号 产品名称 企业名称 信用代码 所属辖区 企业规模 商标 标称生产企业 规格型号 生产日期/批号 抽查结果 不合格项目 承检机构
1 铝合金建筑型材:阳极氧化型材 山东天成兴业铝材有限公司 91370724693127660P 临朐县 小型 晨旭 山东天成兴业铝材有限公司 6063T5-7006B×6000 银白光面 AA10 2021-09-20 合格 / 潍坊市产品质量检验所
2 铝合金建筑型材:阳极氧化型材 潍坊国一铝材有限公司 913707246944428309 临朐县 小型 图文商标 潍坊国一铝材有限公司 6063T5-GY-7006光企×6000 银白光面 AA10 2021-07-06 合格 / 潍坊市产品质量检验所
3 铝合金建筑型材:阳极氧化型材 山东润弘铝业有限公司 913707240579040273 临朐县 小型 / 山东润弘铝业有限公司 6063T5-82806×6000 银白 光面 AA10 2021-09-01 合格 / 潍坊市产品质量检验所
4 铝合金建筑型材:阳极氧化型材 潍坊广华铝材有限公司 913707247517953263 临朐县 小型 图文商标 潍坊广华铝材有限公司 6063T5-7006单玻光企×6000 银白 光面 AA10 2021-08-04 合格 / 潍坊市产品质量检验所
5 铝合金建筑型材:阳极氧化型材 山东高通铝业有限公司 91370702MA3D5XJD9L 潍城区 小型 图文商标 山东高通铝业有限公司 6063T5-808C06×6000 青光光面 AA10 2021-03-07 合格 / 潍坊市产品质量检验所
6 铝合金建筑型材:喷粉型材 山东亿安铝业有限公司 91370724MA3MLWQW1T 临朐县 小型 银杉铝材 山东亿安铝业有限公司 6063T5-868A06×6000 色 喷涂白 JA1070SⅠ级 GU40 2021-08-21 合格 / 潍坊市产品质量检验所
7 铝合金建筑型材:喷粉型材 山东华岳达新材料科技有限公司 91370724MA3PRDRT76 临朐县 小型 华岳达 山东华岳达新材料科技有限公司 6063T5-7006光企×6000 色 喷涂白 Ⅰ级 GU40 2021-07-02 合格 / 潍坊市产品质量检验所
8 铝合金建筑型材:喷粉型材 山东中豪铝业集团有限公司 91370724748970672P 临朐县 小型 天豪 山东中豪铝业集团有限公司 6063T5-78706光企×6000 色 喷涂白 SJA7026 Ⅰ级 GU40 2021-08-06 合格 / 潍坊市产品质量检验所
9 铝合金建筑型材:喷粉型材 山东新裕东铝业有限公司一分厂 913707240579344539 临朐县 小型 图文商标 山东新裕东铝业有限公司一分厂 6063T5-TL7506×6000 色 平光白 Ⅰ级 GU40 2021-08-03 合格 / 潍坊市产品质量检验所
10 铝合金建筑型材:喷粉型材 山东伟盛铝业有限公司 91370724748970699F 临朐县 小型 图文商标 山东伟盛铝业有限公司 6063T5-75706×6000 色 7015F8 Ⅰ级 GU40 2021-07-08 合格 / 潍坊市产品质量检验所
11 铝合金建筑型材:喷粉型材 山东永昌铝业有限公司 91370724613574904R 临朐县 小型 图文商标 山东永昌铝业有限公司 6063T5-7006A光企×6000 9016TS75平光白 Ⅰ级 GU40 2021-09-10 合格 / 潍坊市产品质量检验所
12 铝合金建筑型材:喷粉型材 山东华强铝业有限公司 91370724552204941D 临朐县 小型 图文商标 山东华强铝业有限公司 6063T5-82806B光企×6000 喷白 Ⅰ级 GU40 2021-08-15 合格 / 潍坊市产品质量检验所
13 铝合金建筑型材:喷粉型材 山东齐铝铝业有限公司 91370724067357565 临朐县 小型 / 山东齐铝铝业有限公司 6063T5-FME7521Y-B×6000 砂纹 Ⅰ级 GU40 2021-10-15 合格 / 潍坊市产品质量检验所
14 铝合金建筑型材:喷粉型材 潍坊金成铝业有限公司 9137072472927310XD 临朐县 小型 图文商标 潍坊金成铝业有限公司 6063T5-W7006×6000 喷涂白平光SZJA Ⅰ级 GA40 2021-09-15 合格 / 潍坊市产品质量检验所
15 铝合金建筑型材:喷粉型材 临朐县华美铝业有限公司 91370724613533475H 临朐县 小型 图形商标 临朐县华美铝业有限公司 6063T5 7006×6000 喷涂白 Ⅰ级 GU40 2021-05-26 合格 / 潍坊市产品质量检验所
16 铝合金建筑型材:喷粉型材 潍坊君和铝业有限公司 91370724553380269A 临朐县 小型 图文商标 潍坊君和铝业有限公司 6063T5-LXT4505×6000 喷涂白 Ⅰ级 GU40 2021-01-20 合格 / 潍坊市产品质量检验所
17 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 山东华岳达新材料科技有限公司 91370724MA3PRDRT7G 临朐县 小型 华岳达 山东华岳达新材料科技有限公司 6063T5-7006光企×6000 电泳香槟 Ⅱ级 EB16 2021-07-28 合格 / 潍坊市产品质量检验所
18 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 山东建美铝业有限公司 913707247478390077 临朐县 小型 凤美 山东建美铝业有限公司 6063T5-7006光企×6000 细沙喷砂电白 Ⅱ级 EB16 2021-06-28 合格 / 潍坊市产品质量检验所
19 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 山东新昌铝业有限公司 91370724793948351F 临朐县 小型 双锦 山东新昌铝业有限公司 6063T5-7006H光企×6000 电泳白 Ⅱ级 EB16 2021-06-21 合格 / 潍坊市产品质量检验所
20 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 临朐恒信铝材有限公司 91370724675508814L 临朐县 小型 / 临朐恒信铝材有限公司 6063T5-EGR5551A-1.25×6000电泳珍珠黑 Ⅱ级 EB16 2021-03-25 合格 / 潍坊市产品质量检验所
21 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 山东宏信铝业有限公司 9137070724795326361F 临朐县 小型 宏昊 山东宏信铝业有限公司 6063T5-7007Z×6000 电白 Ⅱ级 EB16 2021-06-20 合格 / 潍坊市产品质量检验所
22 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 山东康地铝业有限公司 91370724266817675H 临朐县 小型 图文商标 山东康地铝业有限公司 6063T5-78706×6000 电泳磨砂白 Ⅱ级 EB16 2021-06-22 合格 / 潍坊市产品质量检验所
23 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 山东鸿明铝业有限公司 91370724669339540A 临朐县 小型 图文商标 山东鸿明铝业有限公司 6063T5-7007×6000 银白 Ⅱ级 EB16 2021-10-14 合格 / 潍坊市产品质量检验所
24 铝合金建筑型材:阳极氧化型材 潍坊德坤新材料科技有限公司 913707243343197917 临朐县 小型 昌坤 潍坊德坤新材料科技有限公司 6063T5AA101.40mm 2021.10.22 合格 / 临朐县检验检测中心
25 铝合金建筑型材:阳极氧化型材 山东华建铝业集团有限公司 91370724727572907T 临朐县 中型 华铝 山东华建铝业集团有限公司 6063T5AA101.40mm 2021.11.03 合格 / 临朐县检验检测中心
26 铝合金建筑型材:阳极氧化型材 山东东城铝业有限公司 913707247478389956 临朐县 中型 华一 山东东城铝业有限公司 6063T5AA101.40mm 2021.10.15 合格 / 临朐县检验检测中心
27 铝合金建筑型材:阳极氧化型材 山东亿安铝业有限公司 91370724MA3MLWQW1T 临朐县 小型 银杉铝材 山东亿安铝业有限公司 6063T5AA101.40mm 2021.09.22 合格 / 临朐县检验检测中心
28 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 临朐旺鼎金属制品有限公司 91370724334386329J 临朐县 小型 / 临朐旺鼎金属制品有限公司 6063-T5 1.00mm B级膜 2021.08.13 合格 / 临朐县检验检测中心
29 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 山东美格铝业有限公司 913707247372398099 临朐县 小型 / 山东美格铝业有限公司 6063T5EB161.40mm 2021.05.28 合格 / 临朐县检验检测中心
30 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 山东新裕东铝业有限公司 91370724747838987B 临朐县 中型 裕东 山东新裕东铝业有限公司 6063T5EB161.40mm 2021.07.25 合格 / 临朐县检验检测中心
31 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 山东东城铝业有限公司 913707247478389956 临朐县 中型 华一 山东东城铝业有限公司 6063T5EB161.40mm 2021.11.15 合格 / 临朐县检验检测中心
32 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 山东华建铝业集团有限公司二分厂 91370724MA3CFCLE6K 临朐县 大型 华铝 山东华建铝业集团有限公司二分厂 6063T5EB161.40mm 2021.11.15 合格 / 临朐县检验检测中心
33 铝合金建筑型材:电泳涂漆型材 临朐县志函建材经销处 370724600604013 临朐县 / 华诺 山东康地铝业有限公司 6063T51.40mmB级 2021.06.22 合格 / 临朐县检验检测中心
34 铝合金建筑型材:喷粉型材 临朐汇金铝业有限公司 91370724696852972P 临朐县 小型 / 临朐汇金铝业有限公司 6063T5 GA40 1.20mm 2021.08.20 合格 / 临朐县检验检测中心
35 铝合金建筑型材:喷粉型材 山东诚和铝业有限公司 9137072434898387XN 临朐县 小型 / 山东诚和铝业有限公司 6063T5 GA40 1.20mm 2021.09.28 合格 / 临朐县检验检测中心
36 铝合金建筑型材:喷粉型材 潍坊德坤新材料科技有限公司 913707243343197917 临朐县 小型 昌坤 潍坊德坤新材料科技有限公司 6063T5GA401.40mm 2021.10.01 合格 / 临朐县检验检测中心
37 铝合金建筑型材:喷粉型材 山东华建铝业集团有限公司 91370724727572907T 临朐县 中型 华铝 山东华建铝业集团有限公司 6063T51.40mm 2021.11.03 合格 / 临朐县检验检测中心
38 铝合金建筑型材:喷粉型材 山东耀鹏铝业有限公司 913707247666727830 临朐县 小型 耀鹏 山东耀鹏铝业有限公司 6063T5GA401.00mm 2021.09.28 合格 / 临朐县检验检测中心
39 铝合金建筑型材:喷漆型材 山东华建铝业集团有限公司三分厂 91370724MA3CD37E1R 临朐县 大型 华铝 山东华建铝业集团有限公司三分厂 6063T5二涂1.40mm 2021.11.15 合格 / 临朐县检验检测中心
40 铝合金建筑型材:隔热型材 山东新裕东铝业有限公司 91370724747838987B 临朐县 中型 裕东 山东新裕东铝业有限公司 6063T5GA401.40mm 2021.07.25 合格 / 临朐县检验检测中心
41 铝合金建筑型材:隔热型材 山东亿安铝业有限公司 91370724MA3MLWQW1T 临朐县 小型 银杉铝材 山东亿安铝业有限公司 6063T5GA401.40mm 2021.09.22 合格 / 临朐县检验检测中心
42 铝合金建筑型材:隔热型材 潍坊富鹏铝业有限公司 913707240687095504 临朐县 小型 富鹏 潍坊富鹏铝业有限公司 6063T5GA401.40mm 2021.08.05 合格 / 临朐县检验检测中心
43 铝合金建筑型材:隔热型材 山东华建铝业集团有限公司二分厂 91370724MA3CFCLE6K 临朐县 大型 华铝 山东华建铝业集团有限公司二分厂 6063T51.40mm 2021.11.03 合格 / 临朐县检验检测中心
44 铝合金建筑型材:隔热型材 山东华建铝业集团有限公司三分厂 91370724MA3CD37E1R 临朐县 大型 华铝 山东华建铝业集团有限公司三分厂 6063T51.40mm 2021.11.03 合格 / 临朐县检验检测中心

强强联合出版的材料(if31.041):添加材料以制造高强度和韧性的7000系列铝合金

近日,南方科技大学机械与能源工程系逯文君助理教授团队、德国马普钢铁所Dierk Raabe教授团队和新加坡先进制造技术研究院Sharon Mui Ling Nai团队在Materials Today联合发表论文,报道了一种通过选择性激光熔化(SLM)技术制备的兼具高强度、高韧性的铝合金材料。研究发现,通过SLM技术与适当的热处理工艺可促使铝合金同时具备晶粒多峰异质结构及双析出相纳米结构,并以此优化材料力学性能(屈服强度~647 MPa和断裂韧性~11.6%),使其成为迄今为止选区激光熔化综合性能最为优异的7000系铝合金材料。该类高强韧铝合金的成功研发为SLM技术在铝合金装备制造领域的推广提供了新途径。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.11.019

SLM制备技术通常可应用于高附加值复杂部件的快速制造(如航空航天和电动汽车应用的装载零件,其材料大多基于可焊接合金类型)。然而,铝合金作为工业生产中不可或缺的轻质合金材料却有着较高的激光反射率、较差的铺展性及高的表面氧化性,从而导致了其在SLM制备过程中易产生开裂等问题。其中,时效硬化型高强铝合金如7000系铝合金尤为明显。因此,如何应用SLM高效制备该类铝合金成为了亟需攻克的技术难点。有研究表明,添加Si、Sc、Zr或ZrH2可打印无裂纹的7000系列铝合金。然而,与传统铸造合金相比,通过SLM制备的铝合金的综合力学性能仍然处于较低水平。除此之外,SLM打印参数及后续热处理工艺对铝合金的微观结构影响机理尚不清楚,极大地限制了此类铝合金工程应用范围。

为此,南方科技大学逯文君及其合作者提出了一种适用于SLM工艺的新型铝合金成分设计:AlZnMgCuScZr,利用热处理工艺对其结构进行调控,得到了能同时拥有晶粒多峰异质结构与双析出相结构的微观组织,并最终优化其综合力学性能。通过球差扫描透射电镜与原位电镜技术对材料在不同温度下的微观组织变化进行细致表征,发现除了可用于晶粒细化(生成晶粒多峰异质结构)及防止裂纹生成的Al3(Sc,Zr)先析出相外,富含Mg、Zn和Cu的亚稳准晶相也可在晶界上大量析出。通过调整后续热处理参数,可促使准晶相溶解到基体中以及后续的时效析出强化型第二相(η')。同时在热处理过程中析出二次的Al3(Sc,Zr)纳米颗粒,形成η'和Al3(Sc,Zr)双析出相纳米结构。相关研究成果以题:Superior mechanical properties of a selective-laser-melted AlZnMgCuScZr alloy enabled by a tunable hierarchical microstructure and dual-nanoprecipitation发表在国际高水平期刊Materials Today上。

图1.(a)SLM制备技术简化图和(b)不同热处理工艺条件下的铝合金微观组织结构变化图。

图2.SLM制备的铝合金在不同热处理工艺下的工程应力-应变曲线图与其他类型的铝合金性能对比图。针对打印态与退火态的铝合金材料微观组织结构的电镜分析图。

图3.STEM模式下的原位加热表征图:准晶相的溶解机制及第二相的析出机制。

新加坡先进制造技术研究院朱志光博士为论文第一作者,南方科技大学逯文君教授与新加坡制造技术学院Sharon Mui Ling Nai博士为论文共同通讯作者,南方科技大学与新加坡制造技术学院为共同通讯单位。该工作获得新加坡A*STAR结构金属项目、深圳市科技计划项目、南方科技大学测试中心的资助与支持。

*感谢论文作者团队对本文的大力支持。

本文来自微信公众号“材料科学与工程”。欢迎转载请联系,未经许可谢绝转载至其他网站。

纪念百年𞓜 铝合金“皇冠明珠”,战略关键材料,帮助大国!

为庆祝中国共产党成立一百周年,国务院国资委联合中央广播电视总台共同推出百集微纪录片《信物百年》,以“红色信物”为切入点,由以中央企业为代表的100家国有企业党委(党组)负责人介绍企业的红色信物,以小见大,以物证史,揭开企业澎湃发展历程背后鲜为人知的动人故事,见人、见物、见精神,讲述信物故事,传承红色信仰,坚定理想信念。

今天,与您分享《信物百年》第93集

《世界最大规格7050铝合金扁锭》,听信物讲述人,广西南南铝加工有限公司党委书记、董事长韦强讲述铸造世界最大规格7050铝合金扁锭,落实国家重大战略的故事。

2018年的一天,

在南南铝加工302会议室,

正在召开一个紧急会议,

负责人宣布,

要在三个月内做出宽度2520mm以上

超大规格7050铝合金扁锭,

听到这个消息,

熔铸小组成员表情凝重起来……

(关注国资小新视频号,收看更多国企故事)

研发国家战略关键材料,铸造“皇冠上的明珠”

信物讲述人,广西南南铝加工有限公司党委书记、董事长韦强介绍道,

这块铝锭有一个特殊的名字叫7050,它来自目前世界最大的、宽幅超过2500mm的7050合金。

在工业领域,7050合金由于性能优良,被称为铝合金材料领域“皇冠上的明珠”,同时,由于合金元素含量高,极易引发铸造裂纹,7050被称为行业内最难铸造的铝合金之一。

直到这块铝锭诞生之前,从来没有宽幅2400mm以上7050合金试制成功的案例。这块合金的出现,标志着我国在宽幅铝合金制造领域又一重大突破。

宽幅铝合金由于性能优良,被广泛应用于航空航天、轨道交通等领域,在我国,铝合金的需求量仅次于钢铁。然而,直到2018年之前,国内宽幅铝合金90%以上依赖进口,给国家重大工程的建设造成严重制约。

国家战略关键材料必须做到自主可控,研发大规格宽幅7050铝合金势在必行,这项任务就交到了南南铝加工。

铸造开裂是宽幅铝合金的通病,一般情况下,细微的开裂不影响铝合金的使用,但7050作为航空用材,不允许有任何疏漏。

根据以往的经验,熔铸小组首先改善的就是冷却水。合金开裂和冷却水有直接关系。铝水溶液在结晶器内遇冷,形成薄薄的凝壳,这层凝壳就是整块铝合金的支撑和保护壳。但这层凝壳很脆弱,很容易因冷热不均开裂。

为了做到完全无裂,熔铸小组仔细研究。在结晶器内添加滤网,防止杂质堵塞出水口造成铝锭冷热不均;拓宽排水系统,避免冷却水溢出导致铝锭局部受冷。在经历七百多次技术攻关后,熔铸小组成功开发出可移动刮水环铸造技术,成功攻克超宽7050合金铸造开裂难题。

突破技术瓶颈,创造新的世界纪录

信物讲述人,广西南南铝加工有限公司党委书记、董事长韦强

说,解决了这块宽幅铝合金铸造开裂的问题,意味着已经向成功迈进了一大步,接下来要做的便是实验验证、确定参数。2018年5月20日,铸造小组进行正式熔铸前最后一次试验,此次试验成功后,中国航空用高端铝材将打破国外垄断,真正实现从跟跑到领跑。然而,铝锭长度刚刚凝结到了400mm时,熔铸小组突然发现,发生了漏铝。

漏铝是熔铸过程中的另一大难题,漏铝出现的原因有很多,熔铸小组经过层层排查后发现,问题出现在水流量控制器上。由于实验次数过多,水流量控制器内水垢堆积,水流量偏差影响了结晶器的导热性,导致漏铝。

时间紧、任务重,清理水流量控制器耗时较长,熔铸小组只能换一条生产线,他们选择了装备最为成熟的6号线,但也是这个选择,让熔铸小组又多了一层压力。

广西南南铝加工有限公司首席科学家张新明介绍道:“6号线是一条重要的生产线,一旦在铸造过程出现半点闪失,很有可能导致整个6号线停工。”

为了能一次成功,熔铸小组几乎吃住在模拟实验室内,冷却水强度、铸造速度、填充时间……熔铸小组对每个重要参数和操作细节都做了反复的推敲和论证。

2018年5月25日,铸造开始,铝水从流槽注入结晶器,时间慢慢推移,铸锭长度一点点增加,300mm,400mm……两个小时后,铸锭达到设定长度,随着按下铸造结束程序按钮,现场团队爆发出一阵欢呼!南南铝加工又创造了新的世界纪录,一次性铸造成功世界最大规格7050铝合金扁锭,宽度达2520mm。

熔高端铝材,铸大国重器

如今,南南铝加工已经是全球电子企业核心供应商,自主研制的新铝合金材料已批量用于蚀刻机、CVD等半导体设备。在航天领域,南南铝加工为长征系列火箭提供超薄高级蒙皮板、超大直径锻坯等高精尖铝材料,为提升我国铝加工行业的整体水平、推动我国航空航天和国防技术的发展做出重大贡献。

信物讲述人,广西南南铝加工有限公司党委书记、董事长韦强说,

这块铝合金的背后,是南南铝加工人始终牢记“熔高端铝材,铸大国重器”的初心使命。南南铝加工坚持以产业数字化推动企业管理,成为国内第一家能够量产高端新能源车外板的企业。

百年信物,薪火相传。

未来,南南铝加工将全面落实

“国有企业要做实施国家重大战略的排头兵”的嘱托,

为中国铝合金材料的发展

建设贡献自己的力量!

信物百年 薪火相传

百家企业、百年信物共同绘就着中国产业发展基因谱系图,共同呈现了中国共产党砥砺奋进的前行足迹、时代记忆,生动描绘出中国共产党人的精神图谱。“信物百年”是国资央企发掘用好红色资源、深入开展党史学习教育的重要内容、生动实践。“信物百年”微纪录片上线当天,国务院国资委新闻中心、中央广播电视总台财经节目中心联合发布“信物百年”主题纪念首日封,并在政企媒学各界的广泛支持下,整合线上线下渠道资源,开展全媒体整合传播。

《信物百年》百集微纪录片陆续在线上线下全面传播。中央广播电视总台CCTV-2每周一到周五晚22:00首播,次日12:50重播。国务院国资委新闻中心官方新媒体平台“国资小新”、央视频、央视财经客户端、新华网客户端、学习时报、求是网、共青团中央、北京日报APP、全国各地IPTV等平台播出。

此外,国务院国资委新闻中心还充分整合央企国企线上线下渠道资源,《信物百年》百集微纪录片走进全国65家保利影城、28家华润万象影城,高铁列车电视及城市地铁,在国航、东航、南航的地面休息室与空中影院,三大电信央企营业厅,中国石油中国石化的线下加油站,中粮大悦城,华润万家超市和华润置地商业物业板块等线下场景陆续展示,全面呈现红色信物故事。

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材料学报:铝合金中溶质原子与空位的相互作用

纯铝具有较低的抗拉强度,但与铜等其他元素合金化后,能够通过第二相强化提高强度,这是增强铝合金最有效的机制。铝合金的强度归因于析出第二相形成分布均匀、密度高的小纳米尺寸颗粒,这通常需要在一定温度下(120-200℃)时效。铝及其合金系列AA-2xxx (Al-Cu)或AA-6xxx (Al-Mg-Si)中添加100ppm(微合金化)的微量元素是优化材料力学性能的标准工艺,通过有利地影响动力学,从而优化析出过程。这导致硬度峰值增加。目前,普遍认为在室温(RT)条件下空位与In、Sn或Cd等溶质原子强烈结合,形成稳定的空位-溶质原子复合体。通常在150℃左右保持热稳定,因此它们阻碍空位的迁移,并将析出相的形成转移到一个更有利的温度范围。然而复合体的确切几何形状和组成机理至今还不得而知。在含有低浓度微量元素的Al-Cu和Al-Mg-Si合金中,改进的脱溶过程是建立在原子相互作用的基础上,目前对该方向的机制只有浅显的认识。

来自德国马丁路德·哈勒维腾贝格大学的研究人员利用正电子湮没技术和多普勒展宽光谱仪分析了在含有50和250 ppm In/Sn的Al合金中空位-溶质-原子相互作用的热演化过程。对固溶热处理后的试样进行等时退火,研究了缺陷的热演化过程,用等温退火实验测定了两种合金中空位-溶质复合体的结合能。相关论文以题为“On the interaction of solute atoms with vacancies in diluted Al-alloys: A paradigmatic experimental and ab-initio study on indium and tin”发表在Acta Materialia。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117228

本文合金经熔铸后,在氩气氛围下进行500℃×4h均匀化处理,在320-620℃内固溶处理2h(0℃冰水中淬火),淬火后暴露在室温2min,在小于337℃的温度范围内进行原位等时退火。

研究发现在固溶热处理过程中,几乎所有的热空位(V)都是自由的,它们不断地与固溶体中的In或Sn原子结合或分离。稳定的空位-In/Sn复合体应该在快速冷却的过程中形成。在冷却空位的过程中形成V-In/V-Sn对;也有一些空位相互相遇聚集形成空位团簇。在淬火状态下,Al-In和Al-Sn合金中观察到的大多数缺陷是附在溶质原子上的空位(V-In/V-Sn对)。在快速冷却过程中形成的更小、不稳定的空位团簇在高达130℃的温度范围内退火,而空位-溶质-原子对在150℃左右是热稳定的。进一步提高退火温度导致空位-溶质复合物解离。通过等温退火,实验测定了In和Sn溶质原子上的空位结合能分别为(0.20±0.03)eV和(0.32±0.10)eV,得到了更大、更稳定的空位团簇,最终在300℃退火。因此在Al合金中加入In或Sn,可以保存淬火后的空位,抑制GP-I和GP-Ⅱ的形成,然后在一定温度下释放它们,增强Cu原子的扩散。

图1 不同温度处理后的平均正电子寿命

图2 寿命光谱分析结果

图3 空位-溶质原子复合物的几何示意图

图4Al-0.025at.%的CDBS比值曲线

本文研究了铝微合金(50和250 ppm)中空位和溶质原子之间的相互作用。空位与In或Sn溶质原子之间存在显著的吸引相互作用,并计算了精确的空位溶质原子结合能。通过直接识别所涉及的原子种类,降低了空位溶质-原子结合能数值的不确定性。本文为微合金化的现代合金设计奠定了理论基础。(文:破风)

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250℃使用寿命超过5000小时,适用于北丰科技3D打印的高温高强度铝合金

南极熊导读:随着产业应用的深入,国内金属3D打印铝合金材料陆续出现突破。

根据世界权威3D打印研究报告《Wohlers Report 2021》的数据,铝合金构件占2020年3D金属打印总构件的11.6%,相比2017年快速增长了135%。

△ 2017-2020年3D打印材料市场比重

2019年,倍丰科技创始人、澳大利亚工程院吴鑫华院士在美国里诺举行的国际航空材料大会上宣布,其研究团队成功开发出了牌号为Al250C的高温高强的3D打印专用铝合金材料,立刻受到了包括美国通用,波音,雷神,赛峰等多家航空巨头的高度赞赏和重视。该Al250C材料强度达到目前可用于3D打印的铝合金材料中最高水平,抗拉强度稳定达到570MPa以上,延伸率稳定达到12%以上,制备的航空零部件通过了250℃高温下持续5000小时的稳定试验,相当于发动机常规服役25年的要求。

△Al250C热处理前后样棒室温力学性能

现有3D打印常用铝合金AlSi10Mg的屈服强度为260MPa,打印后的延伸率为4-6%,最高使用温度小于100℃,无论从性能上还是使用温度上,都无法满足航空航天铝合金产品的苛刻要求,而Al250C的强度接近常用AlSi10Mg系铝合金材料强度的2倍。特别指出的是,Al250C表现出了十分优异的高温使用寿命,对比目前适用于金属3D打印的Scalmalloy铝合金,其在250℃时的使用寿命仅为100小时,而Al250C在同样温度下的使用寿命超过5000小时,极大提高了使用寿命。

△Al250C力学性能与其它铝合金的对比

目前,Al250C材料已连续打印各类产品两年多,产品得到了国内外航空航天和科研等领域客户的广泛应用和性能验证。两年多来,吴鑫华团队根据市场应用反馈,持续深入挖掘Al250C规模化应用潜力,优化升级材料成分,配套完善打印工艺和后处理工艺参数包(热处理工艺极为简便,比AlSi10Mg热处理工艺可减少75%以上的时间和能耗),并积极帮助客户完成高强铝合金航空航天等领域复杂构件研制工作。

△Al250C粉末和打印产品

Al250C因其耐高温、高强度特点,当前其典型的应用案例为高效热交换器,一方面在相同的耐压条件下,可实现与常规AlSi10Mg合金相比更薄的壁厚,更轻的重量,并实现更好的换热效果;另一方面可取代原中温环境下使用的低传热系数材料钛合金和不锈钢,实现减重、高效传热双重提升。

△Al250C打印的高效航空热交换器

Al250C弥补了传统6系铝合金材料不能完全适用3D打印工艺缺点,同时解决了传统铝合金强度低、使用温度低等问题,是一种新型高强度铝合金材料,具有着广泛的应用前景。用该材料制作航空铝合金3D打印结构件,更有希望替代目前航空航天上的部分钛合金构件,达到航天航空领域降低重量与节约成本的目的。