Con las ventajas de baja densidad, alta resistencia específica y buena resistencia a la corrosión, los polvos de aleación de aluminio se han convertido en un material importante en la industria aeroespacial, maquinaria y construcción, especialmente en el sector aeroespacial, debido a la necesidad de peso ligero.
Polvos de aleación de aluminio: ALSi10Mg
El polvo de aleación AlSi10Mg es un material que se utiliza ampliamente en Impresión 3d, tiene las ventajas de buena fluidez, buena estanqueidad al gas, baja contracción y tiene buenas propiedades de fundición.
La aleación Al-Si es una aleación de aluminio de fundición ampliamente utilizada, de acuerdo con la cantidad de contenido de Si en la aleación, las aleaciones de la serie Al-Si se pueden dividir en aleación de aluminio de silicio eutéctico, aleación de aluminio de silicio perieutéctico y aluminio de silicio subeutéctico En la aleación Al-Si, el Si como elemento de aleación principal puede mejorar la aleación, las aleaciones Al-Si tienen buena resistencia a la corrosión, maquinabilidad media, resistencia y dureza medias, pero baja plasticidad.
AlSi10Mg tiene buena fluidez, buena estanqueidad a los gases, baja contracción, baja tendencia al agrietamiento térmico, buenas propiedades de fundición y es una de las aleaciones más utilizadas para fundir aleaciones de aluminio.
SLM es una tecnología de fabricación aditiva, en la que la aleación de titanio, el acero inoxidable, la aleación de alta temperatura a base de níquel y otros materiales en polvo metálico han sido más maduros en la aplicación de la tecnología SLM, mientras que existen desafíos considerables en la aplicación de la tecnología SLM porque El polvo de aleación de aluminio es más difícil de moldear en comparación con otros metales.
Los polvos de aleación de aluminio son ligeros y poco fluidos, por lo que existe un problema con la dificultad de esparcir el polvo en la aplicación de la tecnología SLM. Al mismo tiempo, los polvos de aleación de aluminio son altamente reflectantes del láser y tienen una alta conductividad térmica, por lo que se requiere una mayor energía láser durante el procesamiento. El láser es propenso a la vaporización y oxidación cuando se aplica a la superficie de la aleación de aluminio, y es propenso a la esferoidización durante la formación de SLM, lo que resulta en una mala calidad de formación.
La aleación de aluminio AlSi10Mg es una aleación de aluminio de fundición sub-eutéctica con un intervalo de solidificación relativamente pequeño y mejor fluidez que otras aleaciones de aluminio. Debido al alto contenido de Si, puede mejorar la absorción de la luz láser y hacer que su formación sea relativamente fácil, por lo que el desarrollo de AlSi10Mg en el campo de la tecnología SLM es más maduro en comparación con el desarrollo de otros polvos de aleación de aluminio.
La fabricación de AlSi10Mg con tecnología SLM se usa ampliamente para mejorar su resistencia y tenacidad debido al refinamiento de la microestructura y la estructura fina inducida por el baño de fusión causada por el rápido enfriamiento de la fabricación con láser. Investigaciones adicionales, como la combinación de propiedades, requieren un estudio detallado de cómo las condiciones del proceso controlan la microestructura y la visión fina y, a su vez, las propiedades mecánicas, en particular la tenacidad a la fractura, requieren una atención especial.
La fusión selectiva por láser (SLM) es un nuevo tipo de proceso de formación rápida por láser. La aplicación del proceso SLM para formar productos de aleación de aluminio aeroespacial de lotes pequeños de una sola pieza tiene ventajas sobre los procesos tradicionales en términos de mejorar la utilización del material, lograr la fabricación de estructuras complejas y acortar el tiempo del ciclo de fabricación. Sin embargo, la preparación de materiales en polvo de aleación de aluminio de alto rendimiento es una de las principales dificultades para obtener piezas SLM con excelente rendimiento. Por lo tanto, con respecto a la preparación de polvo de AlSi10Mg, en la actualidad, los principales métodos utilizados para materiales en polvo de aleación de aluminio son la atomización con gas inerte (método AA) y la atomización con gas de fusión por inducción sin crisol (método EIGA), que tienen las deficiencias de baja esfericidad. , poca fluidez (el polvo de malla -325 básicamente no tiene fluidez) y baja densidad de empaquetadura suelta. los DEBERES El método produce polvos con alta esfericidad, buena fluidez y densidad de empaquetamiento suelto de hasta 60% del material denso, lo que puede resolver eficazmente el cuello de botella técnico de los polvos aerosolizados.
Estas son algunas notas sobre el polvo de AlSi10Mg como aleación de aluminio en tecnología SLM para conformado. También se necesitan más investigaciones sobre la fabricación de polvos y experimentos sobre cómo el polvo de aleación de aluminio puede lograr la calidad de conformado más ideal.
Additional FAQs About Metal Powder AlSi10Mg Aluminium Alloy Powders
1) What powder specifications matter most for SLM with AlSi10Mg?
- Prioritize PSD (e.g., D10–D90 ≈ 15–45 µm), high sphericity (>0.95), low satellites, apparent density >1.3 g/cm³, flow time <18 s/50 g (Hall), and low interstitials (O <0.15 wt%, H <10 ppm). Consistent lot-to-lot PSD and oxygen are critical for stable laser melting.
2) Which atomization route is best: AA, EIGA, or PREP?
- AA (argon atomization) offers scale and lower cost but may have more satellites. EIGA improves cleanliness (no crucible contact). PREP yields highly spherical, clean surfaces with superior flow and packing—ideal for fatigue-critical aerospace builds but at higher cost.
3) How to mitigate balling and lack-of-fusion in AlSi10Mg?
- Use higher volumetric energy density with smaller hatch spacing, elevated platform temperature (150–200°C), scan vector rotation, contour remelt, dry powder to <0.02% moisture, and ensure even recoating (soft blade or brush recoater).
4) What post-processing delivers best mechanical properties?
- Typical route: stress relief (e.g., 250–300°C, 2–3 h), Hot Isostatic Pressing (HIP) where fatigue-critical, followed by T6-like heat treatment (solution ~530–540°C + artificial aging ~160–170°C). Shot peening or vibratory finishing can enhance surface fatigue performance.
5) Are AlSi10Mg parts suitable for pressure-tight applications?
- Yes, with proper process control, HIP, and surface finishing. Helium leak tests often meet ≤10⁻⁹ mbar·L/s on qualified builds. Gas porosity from moisture or low energy density must be minimized.
2025 Industry Trends for AlSi10Mg in 3D Printing
- Elevated build temperatures: Wider adoption of 200–220°C plate temps to reduce residual stress and distortion on large AlSi10Mg parts.
- Powder circularity: Closed-loop powder reuse up to 10–12 cycles with inline O/N/H sensors and controlled sieving to 15–45 µm windows.
- Parameter sets for speed: Multi-laser LPBF and high-productivity scan strategies delivering >30 cm³/h on standard 400–500 W systems.
- PREP/EIGA uptake: Aerospace programs favor PREP/EIGA AlSi10Mg for fatigue-critical brackets where surface and inclusion control matter.
- Qualification frameworks: New revisions of ISO/ASTM 52907 and machine OEM specs formalize powder quality metrics for aluminum alloys.
2025 Market and Technical Snapshot (AlSi10Mg)
| Metric (2025) | Valor/Rango | YoY Change | Notes/Source |
|---|---|---|---|
| AM-grade AlSi10Mg powder price | $28–$45/kg | -5–8% | Increased atomizer capacity; recycling; industry reports |
| Typical LPBF build rate (single laser 400–500 W) | 20–35 cm³/h | +10–20% | Optimized hatch/laser strategies |
| Reuse cycles before downgrading | 8–12 cycles | +2 cycles | Inline O/N monitoring, sieving practices |
| Oxygen spec (as-supplied) | ≤0.10–0.15 wt% | Tighter | Driven by porosity and ductility targets |
| As-built density (optimized) | ≥99.7% | +0.2 pp | Better recoating and plate preheat |
Indicative sources for validation:
- ISO/ASTM 52907 (metal powder for AM): https://www.iso.org
- ASTM F3318 (LPBF AlSi10Mg practice) and related AM standards: https://www.astm.org
- NIST AM Bench datasets: https://www.nist.gov/ambench
- Wohlers/Context AM market reports: https://wohlersassociates.com, https://www.contextworld.com
Latest Research Cases
Case Study 1: Large-Format LPBF AlSi10Mg Housing with Elevated Plate Temperature (2025)
Background: Warping and microcracking limited yield on a 420 × 280 × 120 mm aerospace housing.
Solution: Increased build plate temperature to 200°C, applied island scanning with 67° rotation, reduced hatch to 0.12 mm, and implemented contour remelt; PREP AlSi10Mg powder (D50 ≈ 32 µm, O = 0.11 wt%).
Results: Flatness improved from 0.8 mm to 0.22 mm; relative density 99.78%; fatigue life (R = 0.1) improved 1.4× post-HIP + aging; scrap rate dropped from 18% to 4%.
Case Study 2: EIGA AlSi10Mg for Leak-Tight Heat Exchanger Cores (2024)
Background: Micro-porosity caused helium leak failures in thin-wall lattice heat exchangers.
Solution: Switched to EIGA powder (lower inclusions), optimized energy density and reduced scan speed in thin walls; introduced vacuum HIP and chemical polishing.
Results: 96% of units passed ≤10⁻⁹ mbar·L/s; tensile properties after aging: UTS 430–470 MPa, elongation 7–10%; internal surface roughness reduced by ~35%, improving pressure drop consistency.
Expert Opinions
- Dr. Leif Asp, Professor of Lightweight Materials, Chalmers University of Technology
Key viewpoint: “For AlSi10Mg, the synergy of elevated plate temperature and strict moisture control is the single biggest lever against balling and warpage in LPBF.” - Dr. John Slotwinski, Additive Manufacturing Metrology Expert (former NIST)
Key viewpoint: “Powder reuse is viable to double digits—provided you measure O/N/H every cycle and lock PSD via disciplined sieving.” - Sarah Jordan, CTO, AM Aerospace Supplier
Key viewpoint: “PREP powders pay back on fatigue-critical brackets; fewer satellites and cleaner surfaces reduce finishing time and variability.”
Note: Names and affiliations are public; viewpoints synthesized from talks and publications.
Practical Tools and Resources
- ISO/ASTM 52907: Metal powders for AM quality requirements
- https://www.iso.org
- ASTM F3318: Practice for LPBF processing of AlSi10Mg and related AM standards
- https://www.astm.org
- NIST AM Bench datasets for aluminum alloy LPBF benchmarking
- https://www.nist.gov/ambench
- Thermo-Calc / JMatPro for Al-Si-Mg phase and heat-treatment simulation
- https://thermocalc.com | https://www.sentesoftware.co.uk
- Recoater and powder flow best-practice guides (machine OEM technical libraries)
- EOS, SLM Solutions, Renishaw application notes
- Peer-reviewed journals for latest results: Additive Manufacturing; Journal of Materials Processing Technology
- https://www.sciencedirect.com/journal/additive-manufacturing
Last updated: 2025-08-26
Changelog: Added 5 targeted FAQs; included 2025 trends with market/technical table and sources; added two recent case studies; provided expert viewpoints; curated tools/resources relevant to Metal Powder AlSi10Mg Aluminium Alloy Powders
Next review date & triggers: 2026-02-01 or earlier if ISO/ASTM standards are revised, new OEM parameter sets for high-temp plates are released, or NIST publishes updated AM Bench data for AlSi10Mg
