Microstructural stability of materials processed by AM methods

Předložená práce se zabývá charakterizací mikrostruktury a mechanickými vlastnostmi slitiny AlSi9Cu3 vyrobené technologií laserového tavení prášku (LPBF). Ve stavu po výrobě slitina dosahuje Rp0,2 = 271 MPa, Rm = 494 MPa a A = 5,6 %, což výrazně převyšuje hodnoty odlévané varianty podle EN 1706:2010 (Rp0,2 = 160 MPa, Rm = 220 MPa, A = 1,5 %). Vzhledem k tomu, že je slitina v provozu často krátkodobě vystavena zvýšeným teplotám (až 250 °C), byly její vlastnosti hodnoceny i za těchto podmínek. Při 250 °C klesla pevnost v tahu přibližně o 55 % na 223 MPa, avšak i přesto byla pevnost vyšší než u odlitku. S cílem zvýšit teplotní stabilitu byla slitina modifikována 2 hm. % Ni, nicméně v důsledku slabé adheze mezi částicemi bohatými na Ni a matricí činila pevnost v tahu při 250 °C pouze 201 MPa. Současně byla detailně analyzována mikrostruktura slitiny pomocí technik SM, SEM, EDS, EBSD a STEM. Bylo zjištěno, že mikrostruktura je tvořena tavnými lázněmi o velikosti stovek m, zrny v řádu desítek m a jemnou buněčnou strukturou s rozměry jednotek m. Právě buněčná struktura, složená z buněk tuhého roztoku -Al s hranicemi obohacenými o Si, Cu a Fe, představuje hlavní mechanismus zpevnění a vysvětluje vyšší pevnost materiálu oproti odlitku, a to i při zvýšených teplotách. Mechanické vlastnosti slitiny AlSi9Cu3 lze dále ovlivnit tepelným zpracováním, přičemž při 160 °C dochází k precipitaci uvnitř buněk, což zlepšuje pevnost (Rp0,2 = 347 MPa, Rm = 520 MPa). Naopak kolem 300 °C se buněčná struktura rozpadá, což se projeví degradací vlastností. Celkově výsledky této práce ukazují, že slitina AlSi9Cu3 zpracovaná metodou LPBF představuje perspektivní materiál pro konstrukční aplikace, které mohou v budoucnu těžit z výhod této technologie.