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影响3D打印砂型铸造合金性能的壁厚与热处理因素

更新时间: 2024-10-26 10:32:58  查看次数: 115    
3D打印砂型铸造在设计自由和快速铸造方面的能力是传统砂型铸造比不了的,利用它的优点并控制好像砂型发气量这样的影响参数,相信未来3D打印砂型铸造的产品性能不会比传统砂型铸造差。在壁厚30mm和20mm的合金拉伸断口里,有很多不规则的解理面,明显是脆性断裂的特征。这种特征和合金里粗大的共晶硅相以及含Fe相关系密切,断裂最先从这些地方开始。随着壁厚变小,合金断口上开始出现韧窝,解理的区域变少了。壁厚5mm的合金断口表面主要是小尺寸的韧窝和交错分布的撕裂棱,明显是韧性断裂的特征,这说明合金在断裂前发生了很多塑性变形,所以伸长率最高。从断口形貌的变化能知道,随着铸件壁厚变小,合金的断裂行为从脆性断裂逐渐变成韧性断裂。
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T6热处理之后,壁厚30mm和20mm的合金断口主要是由很多不规则解理面和少量韧窝组成,是典型的准解理断裂特征,在断口表面能看到粗大的共晶硅相破裂形成的裂纹和含Fe相(β - Fe是薄片状的)。随着壁厚变小,断口表面解理区域减少,韧窝数量开始增加,深度变深,韧窝尺寸变得小而均匀。壁厚5mm的合金断口上韧窝数量最多,深度最深,尺寸最小,所以表现出最高的拉伸力学性能。
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合金组织里气孔缺陷随着壁厚减小而减少,和这个规律一样。合金的伸长率对气体缺陷很敏感,断裂往往从孔洞开始,这些气孔的存在是用3D打印砂型铸造工艺做的合金伸长率整体水平比较低的主要原因之一。就是因为现在3D打印砂型铸造没办法避免树脂发气,合金会形成气孔缺陷,所以在比较快的冷却速度下(像壁厚5mm的合金)形成的合金伸长率出现了比传统砂型铸造(树脂含量加得少或者不是树脂砂砂型)低的情况。