阿聯(lián)酋開發(fā)新型3D 打印鋁合金粉末—AMALLOY，打印強度較常規(guī)提升33%

2023年9月25日，南極熊獲悉，來自阿聯(lián)酋的技術創(chuàng)新研究所 (TII)開發(fā)了一款名為AMALLOY 的新型鋁合金粉末，專門用于增材制造。這款材料在合金設計和性能優(yōu)化方面做出了極大的創(chuàng)新，并于近日在阿布扎比AMConclave會議上亮相。

△用 AMALLOY 打印的組件，用于評估可打印性。資料來源：TII

AMALLOY 是中東第一種設計用于激光束粉末床熔融 (PDF-LB) 系統(tǒng)的金屬增材制造原料。這種低成本、高強度的鋁合金表現(xiàn)出優(yōu)異的可打印性和性能。

與市售 AlSi10Mg 合金相比，AMALLOY的強度提高了 33%，且延展性不受影響。這使得這種新材料成為滿足高要求應用所必需的輕量化和高強度部件的絕佳候選材料。

△AMALLOY 與商用鋁合金（包括高強度鋁合金）的維氏硬度值相比。資料來源：TII

由于其獨特的化學成分和固有冶金化合物的性質，AMALLOY 展現(xiàn)出極低的熱裂紋敏感性系數(shù)，這意味著這款材料可以在不出現(xiàn)熱裂紋問題的情況下實現(xiàn)更高的強度。

AMALLOY鋁合金具有穩(wěn)固的共晶微觀結構和高飽和度，結合沉淀硬化和晶粒細化作用，可以實現(xiàn)更高的強度。TII研究人員與牛津大學合作，采用原子探針斷層掃描 (APT)表征手段 分析揭示了AMALLOY鋁合金的原始微觀結構中存在納米沉淀物，這會進一步增強合金的強度。

除了優(yōu)異的機械性能外，AMALLOY合金還經過了高達 300°C 的測試，顯示出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，使該牌號有可能在高溫環(huán)境中使用。

TII 增材制造總監(jiān) NesmaAboulkhair 博士說道：“我們的重點是開發(fā)具有出色可打印性能的高強度合金。我們打算使用這些新材料來制造用于關鍵和高價值應用的無缺陷零件。我們正在采用綜合計算和實驗方法的模式來設計和生產這些用于金屬增材制造的新材料。該框架由六個階段組成，包括合金設計、實驗驗證、通過加速工藝優(yōu)化進行原位合金化的增材制造、材料測試、金屬粉末優(yōu)化以及最后的數(shù)據庫建立�！�

事實證明，TII建立的專有材料開發(fā)模式從在開發(fā) AMALLOY 方面非常成功，他已經向美國專利局申請了該合金的專利。

TII計劃將這套方法用于其他金屬族的新合金傳和統(tǒng)制造工藝用新合金的開發(fā)方面。TII 增材制造材料首席研究員 Federico Bosio 博士表示：“我們開發(fā)的金屬 3D 打印新材料的目標客戶是全球金屬粉末生產商，我們正在探索向全球制造商授權我們的新型專利合金成分。新型AMALLOY 合金適用于制造低比重部件，例如航空/航天領域的天線、飛機支架、納米衛(wèi)星等；以及拓撲優(yōu)化發(fā)動機支架等高強度組件�！�

在打印狀態(tài)下，AMALLOY 擁有一系列優(yōu)異的材料特性。這些屬性包括 99.9% 或更高的相對密度，確保其結構完整性和強度。此外，它還具有最小的熱裂紋敏感性(HCS) 系數(shù)，根據 Clyne 和 Davis 模型測量低于 0.3，這增強了其在制造過程中的彈性。就硬度而言，AMALLOY 的維氏硬度范圍為 140 HV 至 200 HV，這是由其獨特的化學配方決定的。該合金還表現(xiàn)出相當大的機械性能，屈服強度為 200 至 350MPa（由其化學成分決定），極限拉伸強度為 350 MPa 至 500 MPa，進一步鞏固了其對各種應用的適用性。

AMALLOY合金系列材料將基于TII的開發(fā)框架進一步發(fā)展，以生產專門用于高溫應用的高強度鋁合金。一旦完成，該材料將在航空航天、太空、石油和天然氣以及核能等領域開辟一系列新的應用。