阿聯(lián)酋開發(fā)新型3D 打印鋁合金粉末—AMALLOY，打印強(qiáng)度較常規(guī)提升33%

2023年9月25日，南極熊獲悉，來自阿聯(lián)酋的技術(shù)創(chuàng)新研究所 (TII)開發(fā)了一款名為AMALLOY 的新型鋁合金粉末，專門用于增材制造。這款材料在合金設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化方面做出了極大的創(chuàng)新，并于近日在阿布扎比AMConclave會議上亮相。

△用 AMALLOY 打印的組件，用于評估可打印性。資料來源：TII

AMALLOY 是中東第一種設(shè)計(jì)用于激光束粉末床熔融 (PDF-LB) 系統(tǒng)的金屬增材制造原料。這種低成本、高強(qiáng)度的鋁合金表現(xiàn)出優(yōu)異的可打印性和性能。

與市售 AlSi10Mg 合金相比，AMALLOY的強(qiáng)度提高了 33%，且延展性不受影響。這使得這種新材料成為滿足高要求應(yīng)用所必需的輕量化和高強(qiáng)度部件的絕佳候選材料。

△AMALLOY 與商用鋁合金（包括高強(qiáng)度鋁合金）的維氏硬度值相比。資料來源：TII

由于其獨(dú)特的化學(xué)成分和固有冶金化合物的性質(zhì)，AMALLOY 展現(xiàn)出極低的熱裂紋敏感性系數(shù)，這意味著這款材料可以在不出現(xiàn)熱裂紋問題的情況下實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)度。

AMALLOY鋁合金具有穩(wěn)固的共晶微觀結(jié)構(gòu)和高飽和度，結(jié)合沉淀硬化和晶粒細(xì)化作用，可以實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)度。TII研究人員與牛津大學(xué)合作，采用原子探針斷層掃描 (APT)表征手段 分析揭示了AMALLOY鋁合金的原始微觀結(jié)構(gòu)中存在納米沉淀物，這會進(jìn)一步增強(qiáng)合金的強(qiáng)度。

除了優(yōu)異的機(jī)械性能外，AMALLOY合金還經(jīng)過了高達(dá) 300°C 的測試，顯示出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，使該牌號有可能在高溫環(huán)境中使用。

TII 增材制造總監(jiān) NesmaAboulkhair 博士說道：“我們的重點(diǎn)是開發(fā)具有出色可打印性能的高強(qiáng)度合金。我們打算使用這些新材料來制造用于關(guān)鍵和高價(jià)值應(yīng)用的無缺陷零件。我們正在采用綜合計(jì)算和實(shí)驗(yàn)方法的模式來設(shè)計(jì)和生產(chǎn)這些用于金屬增材制造的新材料。該框架由六個(gè)階段組成，包括合金設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、通過加速工藝優(yōu)化進(jìn)行原位合金化的增材制造、材料測試、金屬粉末優(yōu)化以及最后的數(shù)據(jù)庫建立�！�

事實(shí)證明，TII建立的專有材料開發(fā)模式從在開發(fā) AMALLOY 方面非常成功，他已經(jīng)向美國專利局申請了該合金的專利。

TII計(jì)劃將這套方法用于其他金屬族的新合金傳和統(tǒng)制造工藝用新合金的開發(fā)方面。TII 增材制造材料首席研究員 Federico Bosio 博士表示：“我們開發(fā)的金屬 3D 打印新材料的目標(biāo)客戶是全球金屬粉末生產(chǎn)商，我們正在探索向全球制造商授權(quán)我們的新型專利合金成分。新型AMALLOY 合金適用于制造低比重部件，例如航空/航天領(lǐng)域的天線、飛機(jī)支架、納米衛(wèi)星等；以及拓?fù)鋬?yōu)化發(fā)動機(jī)支架等高強(qiáng)度組件�！�

在打印狀態(tài)下，AMALLOY 擁有一系列優(yōu)異的材料特性。這些屬性包括 99.9% 或更高的相對密度，確保其結(jié)構(gòu)完整性和強(qiáng)度。此外，它還具有最小的熱裂紋敏感性(HCS) 系數(shù)，根據(jù) Clyne 和 Davis 模型測量低于 0.3，這增強(qiáng)了其在制造過程中的彈性。就硬度而言，AMALLOY 的維氏硬度范圍為 140 HV 至 200 HV，這是由其獨(dú)特的化學(xué)配方?jīng)Q定的。該合金還表現(xiàn)出相當(dāng)大的機(jī)械性能，屈服強(qiáng)度為 200 至 350MPa（由其化學(xué)成分決定），極限拉伸強(qiáng)度為 350 MPa 至 500 MPa，進(jìn)一步鞏固了其對各種應(yīng)用的適用性。

AMALLOY合金系列材料將基于TII的開發(fā)框架進(jìn)一步發(fā)展，以生產(chǎn)專門用于高溫應(yīng)用的高強(qiáng)度鋁合金。一旦完成，該材料將在航空航天、太空、石油和天然氣以及核能等領(lǐng)域開辟一系列新的應(yīng)用。