GNPs含量对激光选区熔化成形GNPs/AlSi10Mg复合材料组织及强化机理的影响

Abstract

激光选区熔化技术相比传统材料加工技术具有成形速度快且能够成形复杂零件的优势。采用球磨法制备了GNPs/AlSi10Mg复合粉末，采用激光选区熔化技术成形了石墨烯纳米片（GNPs）含量不同的GNPs/AlSi10Mg复合材料，GNPs的质量分数分别为0、0.1%、0.3%、0.5%。研究了不同GNPs含量对复合材料微观组织和力学性能的影响，揭示了GNPs强化AlSi10Mg的机理。结果表明：激光选区熔化成形的AlSi10Mg合金的择优取向为〈100〉；GNPs的添加不会改变GNPs/AlSi10Mg复合材料的择优取向，但会降低复合材料中大角度晶界的比例。不同含量的GNPs/AlSi10Mg复合材料的相组成均为α-Al相和共晶硅相；随着GNPs含量增加，复合材料的硬度呈增大趋势，最大为168 HV；随着GNPs含量增加，缺陷增加，复合材料的极限抗拉强度、屈服强度和延伸率由0.1%GNPs/AlSi10Mg的（417±4）MPa、（254±5）MPa和（8.4±0.14）%降低到0.5%GNPs/AlSi10Mg的（224±6）MPa、（150±3）MPa和（4.0±0.45）%；激光选区熔化成形0.1%GNPs/AlSi10Mg复合材料的强化主要是由热错配强化和载荷转移强化协同作用控制的。