Düşük yoğunluk, yüksek özgül mukavemet ve iyi korozyon direnci avantajlarıyla alüminyum alaşımlı tozlar, özellikle hafiflik ihtiyacı nedeniyle, havacılık, makine ve inşaat sektöründe, özellikle de havacılık sektöründe önemli bir malzeme haline gelmiştir.
Alüminyum Alaşımlı Tozlar: ALSi10Mg
AlSi10Mg alaşımlı toz, yaygın olarak kullanılan bir malzemedir 3D baskı, iyi akışkanlık, iyi gaz geçirmezliği, düşük büzülme avantajlarına sahiptir ve iyi döküm özelliklerine sahiptir.
Al-Si alaşımı, yaygın olarak kullanılan bir döküm alüminyum alaşımıdır, alaşımdaki Si içeriğine göre, Al-Si serisi alaşımlar ötektik silisyum alüminyum alaşımı, peri-ötektik silisyum alüminyum alaşımı ve alt ötektik silisyum alüminyum alaşımına ayrılabilir. Al-Si alaşımında, ana alaşım elementi olarak Si, alaşımın korozyon direncini iyileştirebilir, Al-Si alaşımları iyi korozyon direncine, orta işlenebilirliğe, orta mukavemete ve sertliğe sahiptir, ancak düşük plastisiteye sahiptir.
AlSi10Mg, iyi akışkanlığa, iyi gaz geçirmezliğe, düşük büzülmeye, düşük termal çatlama eğilimine, iyi döküm özelliklerine sahiptir ve döküm alüminyum alaşımları için en yaygın kullanılan alaşımlardan biridir.
SLM, titanyum alaşımı, paslanmaz çelik, nikel bazlı yüksek sıcaklık alaşımı ve diğer metal toz malzemelerinin SLM teknolojisinin uygulaması hakkında daha olgun olduğu, diğer metallere kıyasla alüminyum alaşımlı tozun şekillendirilmesi daha zor olduğu için SLM teknolojisinin uygulanmasında önemli zorluklar olan bir katmanlı imalat teknolojisidir.
Alüminyum alaşımlı tozlar hafiftir ve zayıf akışkanlığa sahiptir, bu nedenle SLM teknolojisi uygulamasında tozun yayılmasında bir sorun vardır. Aynı zamanda, alüminyum alaşımlı tozlar lazeri yüksek oranda yansıtır ve yüksek bir termal iletkenliğe sahiptir, bu nedenle işleme sırasında daha yüksek lazer enerjisi gerekir. Lazer, alüminyum alaşım yüzeyine uygulandığında buharlaşmaya ve oksidasyona eğilimlidir ve SLM şekillendirme sırasında küreselleşmeye eğilimlidir, bu da zayıf şekillendirme kalitesiyle sonuçlanır.
AlSi10Mg alüminyum alaşımı, nispeten küçük bir katılaşma aralığına ve diğer alüminyum alaşımlarından daha iyi akışkanlığa sahip bir alt ötektik döküm alüminyum alaşımıdır. Yüksek Si içeriği nedeniyle, lazer ışığının emilimini iyileştirebilir ve şekillendirmesini nispeten kolay hale getirebilir, bu nedenle SLM teknolojisi alanında AlSi10Mg'nin geliştirilmesi, diğer alüminyum alaşımlı tozların geliştirilmesine kıyasla daha olgundur.
SLM teknolojisi kullanılarak AlSi10Mg'nin üretimi, lazer imalatının hızlı soğuması nedeniyle oluşan mikro yapı iyileştirmesi ve eriyik havuzu kaynaklı ince yapı nedeniyle mukavemetini ve tokluğunu artırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Özelliklerin kombinasyonu gibi daha fazla araştırmalar, işlem koşullarının mikro yapıyı ve ince görünümü nasıl kontrol ettiğinin ve buna karşılık, özellikle kırılma tokluğu olmak üzere mekanik özelliklerin nasıl kontrol edildiğinin ayrıntılı bir çalışmasını gerektirir.
Seçici lazer eritme (SLM) yeni bir lazer hızlı şekillendirme prosesi türü olduğundan. SLM prosesinin tek parça, küçük partili havacılık alüminyum alaşımlı ürünleri şekillendirmek için uygulanması, malzeme kullanımını iyileştirme, karmaşık yapı imalatı elde etme ve imalat döngü süresini kısaltma açısından geleneksel proseslere göre avantajlara sahiptir. Ancak, mükemmel performansa sahip SLM parçaları elde etmek için yüksek performanslı alüminyum alaşımlı toz malzemelerin hazırlanması ana zorluklardan biridir. Bu nedenle, AlSi10Mg tozunun hazırlanmasıyla ilgili olarak, şu anda, alüminyum alaşımlı toz malzemeler için kullanılan ana yöntemler, inert gaz atomizasyonu (AA yöntemi) ve potasız elektrot indüksiyonlu ergitme gaz atomizasyonudur (EIGA yöntemi), bunların düşük küresellik, zayıf akışkanlık (-325 mesh toz temel olarak akışkanlığa sahip değildir) ve düşük gevşek paketleme yoğunluğu gibi eksiklikleri vardır. HAZIRLIK yöntem, yüksek küreselliğe, iyi akışkanlığa ve yoğun malzemenin 'ına kadar gevşek paketleme yoğunluğuna sahip tozlar üretir, bu da aerosolize tozların teknik darboğazını etkili bir şekilde çözebilir.
Bunlar, şekillendirme için SLM teknolojisinde bir alüminyum alaşımı olarak AlSi10Mg tozu hakkında bazı notlardır. Alüminyum alaşımlı tozun en ideal şekillendirme kalitesini nasıl elde edebileceği konusunda toz yapımı ve deneyler üzerine daha fazla araştırmaya da ihtiyaç vardır.
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) | Değer/Aralık | 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
