选区激光熔化AlSi10Mg合金不同温度原位拉伸变形行为及断裂机理研究

摘要

为了提高选区激光熔化AlSi10Mg合金在航空航天领域的应用,基于自主研发的原位SEM高温拉伸台,本文对比分析了原位拉伸非校准样品的选区激光熔化AlSi10Mg合金在室温、200、300℃条件下的力学性能与显微组织动态演化,并总结了断裂机理。结果表明,选区激光熔化AlSi10Mg合金的显微结构由α-Al基体、共晶Si和大量的气孔组成,且共晶Si呈连续网格状均匀分布在α-Al基体上。随着温度的升高,选区激光熔化AlSi10Mg合金的强度降低。屈服强度从室温的207 MPa降低到300℃时的52 MPa,极限抗拉强度从室温的304 MPa降低到300℃时的71 MPa,延伸率则随温度的升高而增大,从室温的7.4%增大到300℃时的59.5%。室温拉伸过程中试样并未出现明显的颈缩现象,而是随着温度的升高,试样的颈缩现象逐渐明显,表明试样经历了更加充分的塑性变形,并且随着温度的升高,试样的断裂位置越来越偏离标距段中心。通过对试样变形行为的研究发现,200℃时,变形主要集中在晶内,发生晶内滑移;而300℃时滑移主要集中在晶界,导致晶界滑移。由于试样表面及内部存在大量缺陷,因此,室温下选区激光熔化AlSi10Mg合金的断裂机理为熔池边界的组织突变结合孔洞连通造成的准解理断裂。随着温度的升高,由于初始孔洞边缘的应力集中产生新的孔洞形核,新形核的孔洞与相邻孔洞相连通,导致试样的最终断裂。