Laser powder bed fusion of an ultrafine microstructural in-situ TiB2/Al composite with excellent mechanical properties and thermal stability at elevated temperatures

材料科学 等轴晶 极限抗拉强度 金属间化合物 微观结构 复合数 复合材料 合金 热稳定性 金属基复合材料 粒度 冶金 化学工程 工程类
作者
Siming Ma,Mingliang Wang,Yi Wu,Yang Li,Jun Liu,Haowei Wang,Zhe Chen
出处
期刊:Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing [Elsevier BV]
卷期号:891: 145969-145969 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.msea.2023.145969
摘要

Additive manufacturing of lightweight and heat-resistant aluminum-based materials has received ever increasing interest for obtaining high specific strength and complex-shaped components serving at elevated temperatures in aerospace industry. In this study, an in-situ TiB2 particle reinforced Al–Cu–Mg–Fe–Ni (Al2618) alloy was additive manufactured by laser powder bed fusion (L-PBF) with excellent printability. The as-printed TiB2/Al2618 composite presented a fully equiaxed and remarkably refined grain structure with an average size of ∼1 μm. The intermetallic phases in the Al matrix exhibited an ultrafine cellular structure owing to the rapid solidification by L-PBF. The ultrafine microstructure showed excellent thermal stability at elevated temperatures due to the synergic effects of TiB2 particles and Fe, Ni-rich coarsening-resistant intermetallic phases. The L-PBF TiB2/Al2618 composite has shown superior mechanical performance at elevated temperatures both in tensile strength and in strength retention after thermal exposure among typical L-PBF and wrought Al alloys. This work inspires the design of heat-resistant metal matrix composites (MMCs) with advanced high-temperature mechanical performance enabled by additive manufacturing for potential industrial applications.
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