鎂是輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，其密度分別比鋁、鈦和鐵輕 33%、61% 和 77%。鎂合金具有比強(qiáng)度和剛度高、阻尼性能好、電磁屏蔽性能優(yōu)良、生物相容性和生物降解性等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)綠色工程材料之一。隨著航空、航天、汽車等行業(yè)對節(jié)能減排的要求不斷提高，同時考慮到對材料性能的要求，鎂及其合金在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都得到了廣泛的研究. 然而，鎂的密排六方 (HCP) 結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其在室溫下的伸長率低且加工性能差。這些固有的特性地限制了它的應(yīng)用范圍。因此，當(dāng)前的緊迫挑戰(zhàn)是探索的制造工藝來制造具有改進(jìn)的機(jī)械性能和復(fù)雜幾何形狀的鎂合金。
關(guān)于SLM制備純Mg、AZ系、ZK系、WE系、Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Ca系和Mg -Gd系鎂合金的報道與Al、Ti或Fe合金相比是非常有限的。目前，大部分研究都集中在參數(shù)優(yōu)化、后處理以及納米粒子或元素添加對微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。工藝參數(shù)對SLM制備ZK系鎂合金微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能、生物相容性和生物降解的影響已經(jīng)得到了詳細(xì)的研究。 據(jù)稱，通過 SLM 制備的 ZK 系列鎂合金具有良好的力學(xué)性能、良好的生物相容性和相對較低的降解率，這使得該類合金在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有廣闊的前景。高成本的 WE 系鎂合金包含稀土 (RE) 元素，它們表現(xiàn)出的生物相容性。值得一提的是，由 SLM 制備的 WE 系列鎂合金也表現(xiàn)出的力學(xué)性能完整性，這歸因于鎂基體中的細(xì)晶結(jié)構(gòu)和均勻分布的第二相顆粒，以及那些釘扎在晶界處的顆粒。近，許多研究人員通過攪拌摩擦加工和熱處理等后處理改變了 Mg-Gd 系鎂合金的微觀結(jié)構(gòu)，使強(qiáng)度顯著增加，但延伸率隨之降低。一些研究人員使用 SLM 在廣泛的加工參數(shù)范圍內(nèi)研究了激光能量輸入對 AZ91D 鎂合金的成形性、致密化、微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響，并建立了適當(dāng)?shù)?SLM 加工圖。此外還有通過添加碳納米管來改變微觀結(jié)構(gòu)演變和細(xì)化 SLM制備AZ31B 鎂合金的晶粒。然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于致密化的急劇惡化，納米粒子的添加提高了強(qiáng)度，同時削弱了韌性。AZ 系列鎂合金由于其合金元素的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢而在工業(yè)應(yīng)用中占主導(dǎo)地位。然而，迄今為止已發(fā)表的研究尚未深入研究 SLM 過程中鎂合金的缺陷類型、熔化模式和晶體織構(gòu)。此外，目前 SLMed 鎂合金試件的強(qiáng)度和韌性都比較差，難以應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)應(yīng)用。因此，有必要進(jìn)一步研究SLM沉積的AZ系鎂合金的加工性能和缺陷形成機(jī)制。
Mg-Y-RE-Zr系列鎂稀土合金具有密度低、耐熱性好、抗蠕變性能優(yōu)良等特點(diǎn)，被廣泛用于航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣、衛(wèi)星支架等部件，在航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。采用鑄造或者鍛造等傳統(tǒng)工藝制造鎂稀土合金大型復(fù)雜構(gòu)件時，制造周期較長、材料利用率低、易產(chǎn)生成形缺陷，限制了該系列合金在關(guān)鍵領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。
增材制造是一種利用激光或電弧等作為熱源，通過熔化合金粉末或絲材，在程序控制下逐層堆積出金屬零件的制造技術(shù)。當(dāng)前，鎂稀土合金增材制造的研究主要集中在激光粉末床熔化（LPBF）方面，由于LPBF的冷卻速度極快，沉積層晶粒尺寸能低至數(shù)微米。但由于Y元素與氧較強(qiáng)的親和性以及合金粉末較高的比表面積，LPBF制備的Mg-Y-RE合金中通常會存在嚴(yán)重的Y2O3夾雜，惡化了制件的力學(xué)性能。因此，亟需針對高活性Mg-Y-RE合金展開其他增材制造工藝的探索。
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