Powder bed fusion of AlSi10Mg using an electron beam - Processability, microstructure and mechanical properties

Abstract

Das pulverbettbasierte Schmelzen von Metallen mittels Elektronenstrahl
(PBF-EB/M) und Laserstrahl (PBF-LB/M) sind additive Fertigungsverfahren zur endkonturnahen
schichtweisen Herstellung komplexer Bauteile, die in DIN EN ISO/ASTM 52900 genormt sind.
Obwohl die Fertigungsverfahren in Forschung und Industrie weit verbreitet sind, werden
Aluminiumlegierungen mit hoher spezifischer Festigkeit, wie beispielsweise AlSi10Mg, nur im
Bereich des PBF-LB/M verarbeitet und untersucht. Experimentelle Untersuchungen im Bereich
des PBF-EB/M mit einer punktbasierten Belichtungsstrategie existieren jedoch bisher nicht.
Basierend auf der Charakterisierung des Pulverwerkstoffs untersucht diese Studie die
Verarbeitbarkeit, die Elementverflüchtigung und die Eigenschaften von AlSi10Mg-Proben, die
durch PBF-EB/M hergestellt wurden. Die Ergebnisse werden anschließend mit den Eigenschaften
verglichen, die in der wissenschaftlichen Literatur durch das PBF-LB/M-Verfahren erzielt werden.
Die hergestellten Proben erreichen eine relative Dichte von 99,9 % und eine Vickershärte von bis
zu 52 HV1. Die mechanischen Eigenschaften zeigen im Vergleich zum PBF-LB/M geringere
Zugfestigkeiten von bis zu 152 MPa, aber eine verbesserte Bruchdehnung von bis zu 27 %.