3D打印Al-Fe合金

Fe对95%以上的铝合金都是一种有害的杂质元素，例如含1.2%Fe的AlSi9Cu3MgFeZn(A380、A226)合金在较慢冷却时(1 K/s～10 K/s)，相当于压铸的冷却速度，组织中的β-AlFeSi相呈片状或针状，其抗拉强度仅160 MPa，伸长率很低，只有0.7%，因为合金中的富Fe中间相大到好几百微米，造成应力集中。可是3D打印用的选择性激光熔炼(SLM)合金的显微组织却非常细密，富铁中间相尺寸小于1 μm，合金的力学性能显著改善，屈服强度达220 MPa，伸长率1.9%，甚至可达5.3%。

可此可见，对选择激光3D打印铝合金粉来说，Fe是一种有益的合金化元素，由于此工艺的冷却速度很快，可形成细密的显微组织。奥地利有色金属公司(Almag)和其合作伙伴设计和制备了含Fe量高的3D打印用铸造铝合金和变形铝合金，其化学成分及力学性能见表1及表2。

表1 对比合金及含Fe量高的3D打印合金的化学成分(质量分数/%)

表2 3D打印合金的力学性能

(王祝堂)