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选区激光熔化(SLM)技术可以实现复杂形状和高性能金属构件的快速制造,满足了各高端装备领域对经济环保、高性能、高可靠性部件的要求。Al-Mg-Sc-Zr合金强度高、塑韧性好、耐蚀和焊接性能优异,在船舶、航空航天工业等高新尖技术领域应用前景十分广阔。但目前用于SLM技术的铝合金主要基于传统牌号铸造铝合金成分(如AlMg6Sc0.2Zr0.15合金),无法充分地发挥SLM技术快速冷却固溶更多合金化元素的特性,因此有必要开发适用于这一特性的专用铝合金成分以进一步提高合金力学性能。基于此,本文应用“团簇加连接原子”模型设计了 SLM专用Al-Mg-Sc-Zr铝合金成分,研究了不同成型工艺和热处理条件对SLM成型Al-Mg-Sc-Zr组织及性能影响。主要结论如下:(1)设计SLM专用Al-Mg-Sc-Zr铝合金成分。应用“团簇加连接原子”模型,基于 Al-Mg-Sc-Zr 铝合金中 fcc-(Al,Mg)和 Al3(Sc,Zr)相晶体结构,构建[Mg-A112]和[(Sc,Zr)-Al12]团簇,通过调整团簇比例和引入适量A1和Mg连接原子,设计获得成分A184.5Mg15Sc0.3Zr0.2;通过气雾化法制备了 Al-Mg-Sc-Zr铝合金两种粒径分布的粉末(宽粒径:0-53 μm,窄粒径:20-53 μm),实际成分均为 A185.08Mg14.4Sc0.33Zr0.19,与设计成分基本一致。(2)探究不同SLM工艺对宽粒径分布(0-53 μm)A184.5Mg15Sc0.3Zr0.2合金粉末成型性、组织和性能影响。结果表明:SLM试样的显微组织为粗细晶区交替出现的鱼鳞状结构,细晶主要分布在鳞片形结构的边缘弧形区域,其厚度约10 μm,粗晶区分布在熔池中间部分,且呈现沿沉积方向的晶粒取向;激光功率370 W时A184.5Mg15Sc0.3Zr0.2合金试样的密度在不同的扫描速度下均高于激光功率200 W的试样。细粉的存在不利于粉末的SLM成型;不同工艺参数下,SLM成型试样的硬度值在117-136 Hv之间变化;样品的最大压缩屈服强度为370 MPa,最大抗压强度可达800 MPa,压缩塑性变形率约为30%。(3)探索热处理工艺对SLM成型A184.5Mg15Sc0.3Zr0.2合金组织和性能的影响。结果表明:不同时效温度保温1 h对SLM合金试样中粗晶细晶区的晶粒分布几乎无影响;在350℃下保温1 h时合金试样的力学性能最优,其硬度值达167 Hv,较热处理前硬度值提高了约40 Hv,抗压缩强度可达940 MPa,较SLM试样抗压缩强度提高了近130 MPa,与此同时还保留有优良的塑形,其压缩塑性变形率为27%。(4)探究不同SLM工艺对窄粒径分布(20-53 μm)Al84.5Mgi5Sc0.3Zr0.2合金粉末成型性、组织和性能影响。相比宽粒径分布粉末,SLM成型性和力学性能得到明显提升,近一半工艺参数下SLM成型样品的密度高于铸件,试样的硬度值在125-148 Hv之间变化,最大值为148 Hv。