文摘
状加法制造(PAM)是一种潜在的制造方法在推进先进的研究产生复杂的组件在近净形成与精密度和准确度高。PAM的原材料用于粉末形式,表面上沉积一层一层地,融合生成最终的产品。PAM复合制造生物医学植入物、飞机结构板,和汽车制动旋转组件是越来越受欢迎。在PAM复合制造、铝铸造合金被广泛的首选金属矩阵以其独特的属性,和不同的增援部队用于氧化物的形式,碳化物和氮化物。然而,对于提高机械性能、硬质合金形式主要是考虑。这个全面研究侧重于当代研究和揭示了金属碳化物的影响(MCs)除了铝矩阵通过各种PAM处理流程、挑战和潜在作用域推进研究。
1。介绍
状加法制造(PAM),也被称为添加剂制造,处理金属粉末在一个封闭的净化室和遵循层沉积方法(1]。轻量级的发展对铝瓶装复合和可取的属性是可能通过PAM过程(2]。一般来说,PAM遵循两个流程路线,即直接能量沉积(d)和一个激光能量源和粉床融合(PBF)激光和电子束源元素(3]。路线上面提到的原材料(铝合金)与球形粉末形式是由于粉末流动性(4,5],指定粒度范围从20到63微米PBF和20 d 200微米。d PBF具有以下优势:(i)优良的表面质量,(2)准确性与精度高,(3)低稀释率(6]。激光源选择融化/保险丝的原料路线由于其优异的光学特性,如一致性和高选择性地区输入能量转移(7]。PAM的原材料是由机械合金化和雾化过程,也就是说,离心,水和气体雾化(8,9]。输入参数,如层或沉积高,能量密度,扫描策略,和舱口间距,强烈影响印刷样品的表面和机械性能10,11]。最常用的初级铝合金与PAM是可取的属性AlSi10Mg(亚共晶的铸造合金),及其平衡状态图如图1(12]。在最优输入参数,AlSi10Mg标本PAM处理展品相对密度高,抗拉强度、硬度和冲击韧性比A360压铸合金(13- - - - - -16]。矩阵和强化粒子的均匀化必须确保适当的包装密度(17]。通过高能球磨(HEBM)、机械(屈服强度和极限强度)和表面性能(硬度)对铝瓶装复合增强了不同铣削时间(输入参数),而纯样品(18),而球磨机效应发生的可能性由于直接混合而非球磨19]。一般而言,分散强化加强了矩阵,它不应该与矩阵反应阶段。复合材料的强度应该保持高温不变形(20.]。因此,超高温陶瓷增援或过渡金属碳化物是首选21]。二次操作,比如热处理、喷丸加工和热等静压(HIP)也用于增强复合属性(22- - - - - -24]。
,目前的调查重点是优化捏造的输入参数对铝瓶装金属基复合材料(Al-MMC)选择有限的金属碳化物(MCs)和随后的二次操作。本研究旨在批判性审查不同的MCs不同重量百分比的影响(钢筋)铝硅合金通过PAM处理和描述了挑战与现代研究的范围。因此,各种工程应用预见进一步研究各种过渡金属碳化物(tmc)作为辅助元素。
2。材料
2.1。测量合金(铝)矩阵
对铝瓶装合金在工程应用程序由于其成本比性能。他们大多是考虑一个矩阵元素复合加工由于其增强的机械性能,改善磨损率、断裂韧性和尺寸稳定性更好。状加法制造是一个有利的技术对铝瓶装复合过程,因为它克服了传统方法的有关问题如非均匀分布,润湿性问题,有限的功能,大小和几何公差(25]。此外,对铝瓶装复合属性的影响主要是通过加工方法如PAM处理参数、微观结构、成分与不同比例的强化,粒子大小、集聚趋势,和二次操作(26- - - - - -28]。对铝瓶装基复合材料用于各种工程应用,如铁路、船舶、汽车、耐用性和建筑材料,高里程、燃料效率,分别和最佳强度(29日]。(铝)- Al -硅(Si)铸造合金中主要是首选对铝瓶装合金的流动性和可塑的属性。同时增加Al Si含量、力学性能会降低(30.)提高摩擦学的特色(31日)耐磨性和高摩擦系数(咖啡)以及优越的显微硬度32]而且,细pseudoeutectic结构观察影响标本的加强(33- - - - - -35]。
此外,过共晶铝硅合金具有粗颗粒,造成负面影响的力学性能36]。亚共晶铝合金(< 12%的Si)是常用的PAM由于其高温梯度,可焊性和铸造性能37]。然而,亚共晶铝合金的力学性能通过PAM处理相对低于铸像搅拌摩擦加工路线38]。进一步减少铝合金的硅含量会导致热撕裂在金属加法制造(MAM) [39]。此外,共晶成分的铝合金通过PAM处理表明,该部分融化导致致密化由于球磨机不当现象(40,41]。表1展示了各种类型的铝合金作为矩阵元素和更好的使用复合加工。
AlSi10Mg粉末的表面形态PAM如图2。球形的形状通常是有利于提高粉末的流动性是机器。
2.2。金属碳化物(MCs)强化
一般来说,金属碳化物(MCs)耐火材料(硅carbide-IV集团和硼carbide-III集团),也称为高温结构陶瓷(及),能够承受高温和极端的环境条件,同时保留机械、化学和物理性质。MC提供杰出的耐热震性,韧性,弹性模量,耐腐蚀,显微硬度48]。除此之外,台湾记忆体公司是分为三组:4 B、V B,和VI (Ti)钛的碳化物,(Zr)、锆和铪(高频)受到第四组B (49]。同样,V B钒(V)的碳化物,展出(Nb)、铌和钽(Ta) [50,51和通过magnesiothermic燃烧产生52]。此外,VI B显示铬(Cr)、钼(Mo)和钨的碳化物(W)形成碳化铬(Cr3C2)、碳化钼(密苏里州2C)和碳化钨(WC),分别为(53]。这些材料有各式各样的共价键,金属债券,离子键与金属间化合物硬质合金的沉淀相在一起(54]。通常,碳化硅(SiC)杨氏模量高,刚度和强度55]。
碳化硼(B4C)展品更大的强度,耐冲击和化学稳定性。它可以忍受的温度高于SiC (56]。表2说明了常用的金属碳化物强化。由于矩阵的形成一个稳定的阶段,碳化钛(TiC)、碳化锆(ZrC),碳化铪(HfC),碳化钒(VC)、碳化铌(NbC)和碳化钽(TaC)是最常用的强化元素提升环境条件(57]。从表2,比较不同组的金属碳化物,这是观察到HfC熔点高,WC密度高,抽搐有硬度高。指出每个TMC具有独特的特点,和预期的复合属性可以通过添加TMC颗粒强化。
此外,机械以及可以增强复合材料的物理特性。此外,铬和钼碳化物是首选的高度腐蚀性气氛。对于能源存储应用程序,使用碳化钒。此外,工程工具的应用程序中使用碳化物钨、铌。此外,铬和钼碳化物是首选的高度腐蚀性气氛。对于能源存储应用程序,使用碳化钒。此外,钨和铌碳化物受聘为加工刀具。
观察到钛硬质合金(TiC),碳化硅(SiC)和碳化硼(B4C)发挥了重要作用的强化MAM处理比其他MCs Al-MMC因为他们的润湿性特征、粒度分布和粉末流动性好。碳化物的形态如上面所提到的数据所示3(一个)- - - - - -3 (c)。
(一)
(b)
(c)
数据4和5显示MMC的插图与钢筋均匀分布(MC)非原位路线和原位路线,分别(67年]。性能优于通过原位制备获得非原位加工而言,改善机械性能由于独特的金属间化合物的形成阶段。在这两种情况下,增加粒子大小和能量变换应用聚合增援的均匀分散。
3所示。方法
3.1。加法制造复合制造技术
状加法制造开始从CAD(计算机辅助设计)模型在数字格式(标准镶嵌语言(STL)扩展),和PAM的扩展访问设备(38]。PBF的粉融化后在床上传播平台,而粉融化而通过multijet喂养或同轴喷嘴的d (68年- - - - - -70年]。通过粉末床alloy-based铝复合材料的发展融合(PBF)过程是吸引高强度重量比应用程序。PBF的选择性激光熔化(SLM)过程用激光源的相干光束激光选择性地痕迹和引线平台上的粉。激光变体使用SLM的磁盘和纤维类型。SLM过程的优化输入参数(71年),减少粉末扩散层高度导致获得100%致密标本高延性和机械强度72年]。
此外,扫描速度在致密化和减少细胞结构中起着重要作用的大小(73年,74年]。在激光粉末床上融合(L-PBF),马朗戈尼对流和反冲压力处理期间的混杂因素导致剥蚀(75年)、飞溅、气孔(76年]。因为他们的潜在属性,PBF主要是用于复合材料的加工。
d过程分为直射光制造(DLF),激光工程化净形状(透镜)和激光金属沉积(LMD)基于OEM(原始设备制造商)规范,但在这两种类型相同的工作原理。Al-Si-Mg合金,到目前为止,6061年AA, AA 2219和4047 AA对铝瓶装材料应用于d的过程,只是他们不用于商业目的77年- - - - - -84年]。在d过程中,Al-MMC可能迅速的制造85年通过高沉积速率[]86年),可以建立复杂的结构,表现出优异的摩擦学性能。然而,它有缺点像可怜的矩阵和钢筋之间的融洽,失去了MMC机械性能添加陶瓷强化之后,表面粗糙度高、沉积效率,在几何分辨率低,裂缝的形成由于温度梯度67年]。扫描速度和卷曲效应,形成不均匀的结构,显著影响(最后一部分的密度和显微硬度87年]。图6说明了PBF和d的过程。PBF / d,分数矩阵熔池液体的影响最终的微观结构和致密化通过改变thermocapillary thermokinetic自然。
(一)
(b)
4所示。推理和讨论
最优条件下,表面特征,强化效应的基础上,讨论了前面部分的材料和方法。最优条件的扫描速度等工艺参数,激光能量,层厚度、床温度和舱口间距表中提到3。获得一个很好的组织,输入参数优化是至关重要的由于ultraheating和冷却速度。此外,这些参数影响印刷质量的部分。发现的低功率激光功率影响矩阵元素的融化,而高的激光功率蒸发矩阵元素由于能量密度的变化。结果,优化激光功率要求没有球磨机的粉融化现象。此外,提高扫描速度和舱口间距减少所需的能量密度保险丝粉末。此外,粉末沉积速率降低,而层厚度降低。最优层厚度控制的几何尺寸建立板上的沉积记录。
根据表4的相对密度Al-MMC钢筋不同百分比大于95%,表明适当的致密化是通过加法制造过程。新金属间化合物的形成阶段增加了印刷部分硬度在SLM和d。相比,铝/抽搐和硅/ B4C、硅/碳化硅的硬度为217.4高压AlSi10Mg SiC的15%。由于不适当的强化和矩阵元素之间的粘结,B的影响4C在硬度AlSi10Mg相对较小。
从表5强化抽搐,原文如此,和B4C与不同比例不同的铝合金矩阵的矩阵显示影响抗拉强度、伸长率、摩擦系数,复合材料的耐磨性。矩阵的耐磨性提高由于抽搐的硬度,原文如此,和B4c在不同的负载条件下,矩阵上的摩擦力也降低。复合材料的拉伸性能下降的百分比钢筋增加了由于金属间化合物的形成阶段。
然而,硅的组合(矩阵)+ WC / VC / NbC / ZrC / Cr3C2/莫2C / HfC / TaC(钢筋)没有广泛探索通过金属添加剂制造。物理、表面性质和磨损的研究通常进行的特定组合AlSi10Mg抽搐,原文如此,和B4c .此外,调查在腐蚀和力学性能如抗拉强度、屈服强度、极限强度并不是解决广泛使用上述组合。表6整合原材料的种类、加工路线和扫描模式,各种MC,影响最终样品的特点,及其应用。观察,扫描策略扮演着隐蔽的角色在实现层粘结在印刷过程中。线性光栅扫描具有良好的润湿性和钢筋分布d过程中由于高沉积速率(106年),而岛和旋转67°的扫描策略在SLM提供满意的润湿性和粘附性能。与其他合金相比,球团的影响可以控制在处理共晶测量合金(77年]。吸收的能量增加当添加抽搐和SiC铝合金除B4C由于二硼化铝(铝青铜的形成2)。
图7显示最大相对密度和硬度值获得不同的铝硅合金增援基于上述文学。发现碳化硅的硬度高,但是相对密度低于抽搐。在这两种反应,结果B4C是低。图8描述了钢筋对摩擦系数的影响;这是观察到摩擦力引起的钢筋对柜台的身体具有重要意义。结果,除了钢筋必须优化减少摩擦力。
因此,互动电视是一种有效的强化候选人硅合金由于其润湿性,激光吸收、钢筋分布均匀,提高力学性能。然而,变粗糙抽搐(钢筋)容易粒子开裂和剥落Al矩阵在滑动。钢筋的性能代价的降序排列如下: 。由于其脆性,B4C似乎丝毫影响(针状的结构)。
4.1。挑战和潜在的范围
处理对铝瓶装合金中的主要挑战SLM反射率,熔点低,与氧气和交互环境中(15,38,107年- - - - - -109年]。只有10%的输入能量利用粉融化,和其余的反映。首选尺寸公差无法实现由于超速的冷却周期;因此,收缩可能发生(69年,110年]。此外,球磨机现象发生由于原材料和加工条件(111年)由于不规则扫描跟踪(112年]。所以,优化工艺参数和扫描速度一样,舱口间距,和层高度将解决这些不利影响。同时,能量密度影响质量。slm显微结构的部分是不同的锻造或铸造部分由于其复杂的处理机制113年]。通过外部添加SLM方法,在处理最后的部分可能遇到的毛孔,谷物的粗化,氧化由于不当的惰性气体吹扫楼室(106年,114年),由于未消散的粉和裂纹形成。同时,氧化形成不能消除对铝瓶装复合材料通过SLM在处理115年]。最后一部分变形可能发生在SLM和d由于残余和热应力116年),它可以按流程优化67年]。在强化过程,添加不同比例会影响基复合材料的凝固行为(117年]。池的大小和融化的形状应该获得最终的印刷质量控制标本与指定的微观结构和表面光洁度好118年- - - - - -120年]。最后的印刷样品可以匹配的服务需求的基础上,选择舱口间距,基板预热,和轮廓121年]。预热温度高导致烧结的粉末粒子基板(122年]。所以,最佳预热提供更好的控制球磨机的效果。
然而,这种效应的解决方案还没有被解决。后处理如热处理退火(123年)和T6(老化随后溶强化)124年),喷丸加工(125年,126年),和喷沙127年)对铝瓶装复合可能显著影响试样的物理和机械性能。一般来说,颗粒变粗,而热处理导致低硬度值(128年]。同时,它会消耗更多的时间和昂贵的(129年]。此外,再次nonconsumed粉末的振兴可能提高等问题增加氧含量(130年)、形态的变化和粒度分布(131年]。因此,需要适当的描述在使用nonconsumed粉末(132年,133年]。所以,适当的流程优化和表征反映印刷部分的特点。此外,钢筋的加入可能会降低铝合金的反射率和缓解加工性能134年]而且,亚微米粒子比微米大小的方面更有效的激光吸收率(135年]。但是,可能发生粒子的聚集,从而影响复合材料的力学性能(136年]。最后,Al-TMC复合材料通过老妈可能创建创新的重要变化的应用程序,需要复杂的,复杂的结构以及理想的属性。另外,需要研究基于几何和微观结构特征样本取向(137年,138年]。二次增援与高强度铝合金可能影响晶粒细化。的机械强化复合材料可能是由承载传输(139年],hall-patch效应[140年),和奥罗万加强机制(141年,142年]。此外,剩下的差旅管理公司在铝基体强化的影响尚未解决,和一个特定的组合只存在(AlSiXX合金+ X %抽搐)除了碳化硅和B4c研究抗压强度、冲击韧性、耐腐蚀、建设方向,结果和后果的后续热处理工艺对TMC Al复合材料已收到很少的考虑。图9说明了复合材料制造的工作流(AlSi10Mg +抽搐)和相关的问题。
5。结论
本文讨论了许多观察发现在最近的研究中,如铝合金添加剂制造、金属碳化物、各种金属添加剂制造加工技术,金属间化合物的形成阶段和最后的属性对铝瓶装原位复合,非原位制备。从审查、临界点观察如下:(1)原料的合成方法、粉末形态、和加固效果显著影响复合加工的微观结构,表面完整性和最后的属性(2)克服残余应力和球效应现象是具有挑战性的复合添加剂生产由于超级酷率和线性能量密度不足(3)传统加工复合材料相比,添加剂制造复合材料对环境产生积极影响,因为减少浪费和低能耗(4)通过金属添加剂制造、加工所有元素的差旅管理公司可能通过整合或涂层方法为不同的应用程序(5)这部小说Al-MMC应该获得高性能复合开发的。因此,进一步探索评价至关重要工艺参数,后处理,在未来不同的属性
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
我们表示衷心的感谢要认为是大学的管理和Shanmugha精密锻造(模型生产中心/一些/要)。