Al-Mg(-Sc-Zr)合金在增材摩擦搅拌沉积过程中的晶粒结构演变

《Materials Characterization》：Grain structure evolution in Al-Mg(-Sc-Zr) alloys during additive friction stir deposition

本研究采用摩擦增材制造技术（AFSD）打印Al-Mg和Al-Mg-Sc-Zr两种铝合金，通过淬火和EBSD分析发现添加Sc、Zr的合金晶粒尺寸更均匀且更细小，而Al-Mg合金晶粒沿深度方向粗化，两种合金均呈现连续动态再结晶（CDRX）特征。

　　

莫琳·普伊布拉斯（Maureen Puybras）|维罗妮克·马萨迪埃（Véronique Massardier）|马修·巴内特（Matthew Barnett）|米歇尔·佩雷斯（Michel Perez）|托马斯·多兰（Thomas Dorin）

法国里昂大学（Univ. Lyon）、里昂国立应用科学学院（INSA Lyon）、里昂商学院（UCBL）、MATEIS研究所及CNRS 5510实验室，维尔乌尔班（Villeurbanne）

摘要

摩擦搅拌沉积（Additive Friction Stir Deposition, AFSD）是一种新兴的固态增材制造工艺，通过摩擦产生的热量实现大型铝制零件的打印。本研究探讨了两种通过摩擦搅拌沉积法制备的铝合金（Al_Mg和Al-Mg-Sc-Zr）的变形及微观结构演变过程。这两种合金均采用MELD设备在恒定工艺参数下进行打印。为进一步分析沉积过程中的再结晶与恢复机制，实验在沉积结束后加入了淬火步骤。EBSD分析结果显示两种合金的微观结构存在显著差异：Al₃(Sc, Zr)分散体的添加使得打印件内部的晶粒尺寸和取向更加均匀，微观结构比Al_Mg合金更为细腻（Al_Mg合金的晶粒尺寸随深度增加而增大）。这些微观结构差异表明两种合金的恢复和/或再结晶机制不同，同时两种合金均观察到连续动态再结晶（Continuous Dynamic Recrystallization, CDRX）的迹象。