美陆军实验室与中佛罗里达大学开展合作研究,对WE43镁合金的增材制造工艺进行了优化。WE43是一种高强度、高抗蠕变的铸造镁合金,可在300℃的温度下使用,具有良好的机械性能和的耐腐蚀性,但该材料以往难以成功实现3D打印。研究人员通过优化激光粉末床熔化工艺,成功获得了全致密(>99%)的3D打印件,并通过改变单元晶格类型、支杆直径和单元晶格数量,研究了24种不同微晶格的结构、压缩属性和断裂模式。该实验室还将进一步评估WE43的高应变率和弹道性能,寻找适合的应用并开展演示验证,如超轻无人机系统和无人车辆组件。该研究有望推动武器系统轻量化,减轻士兵负担,提高燃料效率,提升任务效能。
纯镁由于其强度太低而很少被直接使用,在增材制造中常用镁合金按牌号分为 AZ系列(AZ31, AZ61,AZ80,AZ91),ZK系列(ZK60,ZK61),WE系列(WE43,WE54,WE93)。
AZ系列(Mg-Al-Zn)镁合金是以 Mg-Al系镁合金为基础发展而来的,适量的Zn元素添加可以提升试件的抗蠕变性能并减轻镁合金中的 Fe、Ni等杂质元素对腐蚀性能所造成的不利影响,具有均衡的力学性能和一定的耐腐蚀能力,是目前在增材制造研究中应用广泛的镁合金。
ZK系列(Mg-Zn-Zr)镁合金是在Mg-Zn系镁合金的基础上添加Zr元素发展而来,研究表明镁中添加Zr元素后可以有效的细化晶粒,且有着较强的固溶强化作用,提升镁合金的力学性能,是一种很有研究前景的生物医用材料。
WE(Mg-RE)系列镁合金属于稀土镁合金,添加稀土元素的镁合金在室温下表现出良好的抗蠕变性能和拉伸性能。然而,稀土元素成本较高,目前对增材制造的研究主要集中在 AZ系镁合金,对其他系合金尤其是稀土镁合金的增材制造研究较少,开发低成本、的稀土镁合金对镁合金增材制造的研究具有重要意义。
喷涂基板材料为AZ91及WE43镁合金。为实现铁基非晶涂层和镁合金基体的有效结合,在涂层与基体之间添加一层Ni60中间层,其维氏硬度为600~720HV0.2。