增材顶刊《Addit Manuf》：低成本新策略打印高强耐热铝合金！(2)
时间：2022-12-19 14:00 来源：材料科学与工程 作者：admin 阅读：次
图7 添加TiO2纳米颗粒前后2219铝合金打印态试样显微组织
图8 添加TiO2纳米颗粒后2219铝合金打印态试样的SEM表征
图9 添加TiO2纳米颗粒后2219铝合金打印态试样TEM表征
图10 添加TiO2纳米颗粒后2219铝合金打印态试样中的析出相表征
图11 添加TiO2纳米颗粒后2219铝合金热处理态试样中的元素分布与析出相表征
图12 添加TiO2纳米颗粒后2219铝合金热处理态试样的球差TEM原位加热试验结果
图13 添加TiO2纳米颗粒对2219铝合金凝固路径及热裂行为的影响
尽管添加纳米氧化钛颗粒能极大地提高2219铝合金的力学性能，但其比强度相较于钛合金（如TC4）差距仍然较大。尤其是在200℃以上时性能急剧下降，这也是铝合金所存在的普遍问题（图1b）。因此，开发出适用于AM的低成本、低密度的高强耐热铝合金依然任重而道远，还需进一步深入探索。
综上所述，本文研究了纳米氧化钛颗粒的添加对2219铝合金在粉末床激光熔融增材制造打印过程中的成形性，微观组织与力学性能的影响。根据此研究结果，可以得出以下主要结论：
1.添加1%质量分数的纳米氧化钛颗粒的2219的铝合金可以在粉末床激光熔融过程中抑制裂纹的产生并得到致密的打印件。CT结果表明，改性后的2219铝合金打印试样致密度高达99.97%。
2.相比于2219铝合金中的粗大柱状晶，改性后的2219铝合金打印态试样晶粒呈双峰分布，即熔池边缘细小的等轴晶与熔池内部细小的柱状晶。显著的晶粒细化效果归因于铝合基体中大量具有高形状限制因子的（Q值）钛溶质，而非原位生成的与铝基体晶格匹配的Al3Ti颗粒。
3.在120℃直接时效热处理过程后，改性后的2219铝合金中的析出相的类型与尺寸并未有显著的变化。热处理后的试样在25-315℃范围内展现出优异的强度与塑性组合，可与传统的锻造2219铝合金相媲美并优于其他增材制造技术成形的2219铝合金。
文章来源: Gan Li, Yuhe Huang, Xinwei Li, Chuan Guo, Qiang Zhu, Jian Lu, Laser powder bed fusion of nano-titania modified 2219 aluminium alloy with superior mechanical properties at both room and elevated temperatures: The significant impact of solute, Additive Manufacturing, 60 (part B) (2022) 103296, https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103296.
通讯作者简介
朱强教授（通讯作者）：朱强，1994年毕业于德国爱尔兰根-纽伦堡大学材料科学专业，获工学博士学位；曾任北京有色金属研究总院副总工程师、首席专家、学术委员会委员、国家有色金属复合材料工程技术研究中心副主任、北京市金属先进成形技术中心首创主任，科技部十二五《高品质特殊钢和高温合金》总体专家组专家。现为英国材料、矿业与矿物学会会士，第十五届国际半固态技术委员会主席，中铸协半固态技术工作委员会主任委员。先后参与或主持法国科学中心中法合作项目、德国国家自然基金项目、英国国家自然基金重点项目、英中国际合作项目以及康明斯全球涡轮增压器关键部件压叶轮和涡轮的寿命改进项目。近5年先后承担国家科技支撑、国际合作、重点研发计划以及省市等纵向科研项目和企业合作横向项目。曾获国际合金及复合材料半固态加工技术杰出贡献奖、北美国际半固态/挤压铸造大奖以及两次康明斯技术创新奖等。受邀多次在国际著名学术会议上作特邀报告，发表论文170余篇，编辑出版专著2本，国际发明专利1项及中国专利50项。
吕坚院士（通讯作者）: 吕坚，法国国家技术科学院（NATF）院士、香港工程科学院院士、香港城市大学机械工程讲座教授、国家贵金属材料工程研究中心香港分中心主任、先进结构材料中心主任，Nano Materials Science主编。研究方向涉及先进结构与功能纳米材料的制备和力学性能，机械系统仿真模拟设计。曾任法国机械工业技术中（CETIM）高级研究工程师和实验室负责人、法国特鲁瓦技术大学机械系统工程系系主任、法国教育部与法国国家科学中心（CNRS）机械系统与并行工程实验室主任、香港理工大学机械工程系系主任、讲座教授、香港城市大学院长，副校长兼研究生院院长。中科院首批海外评审专家，中科院沈阳金属所客座首席研究员，东北大学、北京科技大学、南昌大学名誉教授，西安交通大学、西北工业大学、上海交通大学和西南交通大学顾问教授，上海大学、中山大学、中南大学等大学客座教授，中科院知名学者团队成员，2011年被法国国家技术科学院（NATF）选为院士，是该院近300位院士中首位华裔院士。2006年与2017年分别获法国总统任命获法国国家荣誉骑士勋章及法国国家荣誉军团骑士勋章，2018年获中国工程院光华工程科技奖。已取得53项欧、美、中专利授权，在本领域顶尖杂志Nature（封面文章）、Science、Nature Materials、Materials Today、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Nature Communications、Science Advances、 Advanced Science、PRL、Angew. Chem. 等专业杂志上发表论文450余篇，被引31900余次。
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