AlSi10Mg Powder : un aperçu technique

Aperçu de la poudre AlSi10Mg

AlSi10Mg est une poudre d'alliage d'aluminium composée principalement d'aluminium, ainsi que de silicium et de magnésium comme principaux éléments d'alliage. Il est largement utilisé dans le métal fabrication additive, également connue sous le nom d'impression 3D, en raison de son excellente résistance, durabilité, soudabilité et résistance à la corrosion.

La poudre d’AlSi10Mg peut être traitée par Fusion laser sélective (SLM) , Fusion par faisceau d'électrons (EBM) et à la fusion laser directe de métal (DMLS) pour créer des pièces métalliques complexes présentant des détails précis et des géométries sur mesure. Ses propriétés la rendent idéale pour les applications aérospatiales, automobiles, médicales et industrielles.

Cet article fournit un aperçu technique complet de la poudre AlSi10Mg, couvrant sa composition, ses propriétés, ses applications, ses prix, ses fournisseurs et d'autres informations clés pour les ingénieurs en matériaux, les concepteurs de produits et les professionnels de l'impression 3D.

Détails essentiels de la poudre AlSi10Mg :

• Composition :?Aluminium avec 9-11% de silicium, 0,2-0,45% de magnésium
• Forme des particules :?
  Sphérique, bonne fluidité
• Gamme de tailles :15 à 45 microns
• Densité :?2,67 g/cc
• Point de fusion :?~615¡«C
• Force :?Moyenne à élevée
• Utilisations :?Aérospatiale, automobile, impression 3D industrielle

Composition de la poudre AlSi10Mg

La composition de la poudre AlSi10Mg comprend principalement de l'aluminium avec des ajouts de silicium et de magnésium comme éléments d'alliage. La plage de composition nominale est indiquée ci-dessous :

élément	% en poids
Aluminium (Al)	Base/reste
Silicium (Si)	9-11%
Magnésium (Mg)	0.2-0.45%
Autres (Fe, Mn, etc.)	< 0,55 % total

Le silicium est ajouté aluminium pour améliorer la coulabilité et les propriétés mécaniques comme la limite d'élasticité et la dureté. Cela augmente la fluidité pendant la fusion et améliore les caractéristiques d'alimentation.

L'ajout de magnésium entraîne le durcissement par précipitation qui renforce l'alliage par traitement thermique. Le magnésium améliore également la résistance à la corrosion.

Des quantités infimes de fer, de manganèse et d’autres éléments peuvent être présentes comme impuretés, jusqu’à un maximum de 0,55 %. Les niveaux d’ajouts d’alliages peuvent être modifiés pour adapter les propriétés aux exigences de l’application.

Tableau : Plage nominale de composition pour la poudre d'alliage AlSi10Mg

élément	Poids% minimal	Poids maximal %
Aluminium	Bal.	Bal.
Silicium	9	11
Magnésium	0.2	0.45
Autre	–	0.55

Propriétés de la poudre AlSi10Mg

l'AlSi10Mg présente des propriétés qui le rendent adapté aux applications exigeantes des secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et de l'industrie. Ses principales propriétés sont décrites ci-dessous :

Propriétés mécaniques

• Haute dureté et résistance
• Bonne ductilité à l'état recuit
• Excellente soudabilité
• Haute résistance à la fatigue

Propriétés physiques

• Densité : 2,67 g/cc
• Point de fusion : ~615¡«C
• Conductivité thermique : 130 W/m-K
• Coefficient de dilatation thermique : 21-24 x 10^-6 K^-1

Autre

• Bonne résistance à la corrosion
• Impression et finition superficielle de bonne facture
• Biocompatible selon les normes ISO 10993 et ASTM F67
• Non-magnétique

La densité est comparable à celle des alliages d'aluminium tels que l'AlSi12 et l'AlSi7Mg. Le point de fusion est également similaire à celui des alliages de fonderie Al-Si standard. Ces propriétés permettent le traitement et la consolidation par frittage et fusion.

Tableau : Présentation des principales propriétés de la poudre AlSi10Mg

Propriété immobilière	Valeurs typiques
Densité	2,67 g/cc
Point de fusion	~615¡«C
Conductivité thermique	130 W/m-K
Résistivité électrique	4-8 * 10^(-8) m
Module de Young	70-80 GPa
Coefficient de Poisson	0.33
Limite d'élasticité	215-365 MPa
Résistance à la traction	330-430 MPa
Allongement	8-10%
Dureté	Dureté Brinell 80-100

Remarque : Les propriétés dépendent de la composition précise, de la méthode de fabrication, de l'orientation de fabrication, du traitement thermique, etc. Les valeurs indiquées sont typiques ou standard.

Les propriétés mécaniques telles que la limite d'élasticité élevée et la résistance à la traction, ainsi qu'une bonne ductilité, rendent AlSi10Mg approprié pour des pièces hautes performances dans toutes les industries. L'alliage peut être durci par précipitation pour encore améliorer sa résistance. Une excellente résistance à la corrosion est obtenue par l'ajout de silicium, qui crée une couche d'oxyde protectrice. Globalement, AlSi10Mg offre une combinaison polyvalente de propriétés pour la fabrication additive métallique.

**Applications de la poudre AlSi10Mg**

Les caractéristiques légères, solides et imprimables de la poudre AlSi10Mg en font l'un des alliages les plus utilisés dans la fabrication additive. Quelques applications typiques comprennent :

Aérospatial : Pales de turbine, tuyères de fusée, supports structurels, composants de satellites, pièces de drones

Automobile : Pièces du groupe motopropulseur, pistons, turbocompresseurs, échangeurs de chaleur

Industriel : Robotiques, outillage, gabarits et accessoires, arbres de transmission

Médical : Implants orthopédiques, prothèses, instruments chirurgicaux

Autre : Dissipateurs thermiques, collecteurs hydrauliques, carters, canaux de refroidissement

L'AlSi10Mg permet des géométries complexes et optimisées pour améliorer la performance et l'efficacité des applications mentionnées ci-dessus. Les structures fines possibles via l'impression 3D améliorent le transfert de chaleur, l'écoulement des fluides et d'autres propriétés.

L'excellent rapport résistance/poids de l'AlSi10Mg réduit le poids du composant tout en maintenant la performance mécanique. Cela permet d'améliorer la consommation de carburant des véhicules et de réduire les coûts de lancement dans les applications spatiales.

Tableau : présentation des applications AlSi10Mg dans divers secteurs d'activité

Secteur	Applications Types
Aérospatial	Pales de turbine, supports structurels, tuyères d'échappement, satellites
Automobile	Groupe motopropulseur, pistons, turbocompresseurs, échangeurs de chaleur
Industriel	Robotique, outillage, gabarits et montages
Médical	Implants orthopédiques, prothèses
Général	Dissipateurs thermiques, collecteurs hydrauliques, carters

AlSi10Mg est certifié pour les applications aérospatiales, répondant aux normes AMS4967 et AMS4169. Des qualifications et des tests approfondis valident ses performances dans des environnements extrêmes. La biocompatibilité selon ISO 10993 et ASTM F67 permet son utilisation dans les dispositifs médicaux et les implants. Dans l'ensemble, AlSi10Mg offre une solution de matériau léger et polyvalente pour les applications critiques.

Traitement de poudre AlSi10Mg

La poudre AlSi10Mg peut être traitée via des méthodes de fabrication additive métalliques majeures telles que:

• Fusion sélective par laser (FSL)
• Frittage Sélectif Laser de Métal Direct (FSLMD)
• Fusion par faisceau d'électrons (EBM)

Méthodes basées sur le laser : L'impression 3D sélective par fusion laser et l'impression 3D sélective par laser directe utilisent un laser de haute puissance pour fondre sélectivement des zones d'un lit de poudre et construire des pièces couche par couche. Le matériau consolidé a des propriétés comparables à celles des alliages d'aluminium courants. L'impression 3D sélective par fusion laser utilise généralement une puissance laser plus élevée pour une fusion complète. L'impression 3D sélective par laser directe a une puissance plus faible pour le frittage des particules de poudre.

Fusion par faisceau d'électrons : La FBE utilise un faisceau d’électrons comme source de chaleur pour faire fondre et fusionner des matériaux. Elle peut atteindre des vitesses de fabrication plus élevées que les procédés laser car elle fusionne chaque couche rapidement. Les propriétés des matériaux sont similaires à celles de la FSL et de la FDM.

Paramètres d'impression : Paramètres SLM habituels : puissance du laser 175-350 W, vitesse de balayage 700-1500 mm/s, épaisseur de couche 20-100 µm. Pour l'EBM : puissance du faisceau 3-7 kW, vitesse de balayage 1000-2500 mm/s, épaisseur de couche 50-200 µm.

Autres méthodes : La poudre AlSi10Mg peut également être utilisée dans le jet de liant où un liant liquide est déposé sélectivement pour former la forme. La pièce « verte » est ensuite frittée. Le dépôt par projection à froid est également possible.

Tableau : procédés AM compatibles avec la poudre d'alliage AlSi10Mg

Processus	Source de chaleur	Description
SLM	Laser	Fusion laser sélective
SMLD	Laser	Frittage direct laser métal
EBM	Faisceau d'électrons	Fusion par faisceau d'électrons
La projection de liant	Liant liquide	Liant imprimé, puis fritté
Pulvérisation à froid	Cinétique	Poudre pulvérisée sur substrat

La poudre AlSi10Mg absorbe beaucoup le faisceau laser/électronique et possède un excellent écoulement et une excellente densité d'emballage. Il en résulte une bonne aptitude à l'étalement sur le lit de poudre et une fusion/frittage efficace. La taille des particules et la morphologie sphérique jouent également un rôle clé.

Dans l'ensemble, l'AlSi10Mg offre une excellente aptitude au traitement via la fusion sur lit de poudre et des méthodes associées pour fabriquer des géométries complexes avec une bonne finition de surface et une résolution des caractéristiques.

Caractéristiques et qualité des poudres

La poudre AlSi10Mg utilisée dans les procédés de fabrication additive présente les caractéristiques suivantes :

• Morphologie en poudre sphérique à surface lisse
• Fluidité avec agglomération minimale
• Densité apparente ~1,2-1,6 g/cc
• Densité tassée ~2.2-2.7 g/cc
• Répartition uniforme de la composition
• Haute pureté avec faible porosité interne
• Distribution granulométrique contrôlée

Forme des particules : La morphologie de poudre sphérique offre une bonne fluidité et aptitude à l'étalement du lit de poudre. Elle se traduit par une fusion uniforme et des propriétés matérielles. L'atomisation par gaz est couramment utilisée pour obtenir une sphéricité >90 %.

Capacité à s'écouler : Les poudres à haute fluidité se répandent uniformément et se tassent de manière dense sur les lits d'impression. Les débits de 23 à 27 s/50 g à travers l'entonnoir de Hall sont typiques.

Taille des particules : La distribution granulométrique varie généralement entre 10 et 45 ×m ou entre 15 et 45 ×m. Les particules plus grosses ~35-45 ×m améliorent l'écoulement tandis que les plus petites ~15-25 ×m améliorent la densité et la résolution.

Contrôle de composition : Le contrôle strict de la composition dans les spécifications maximise les performances du matériau. Une distribution uniforme des éléments d'alliage est garantie.

Pureté : Haute pureté avec faible porosité et incluses empêche les défauts de processus. Contenu d'oxygène < 1000 ppm.

Tableau : caractéristiques et propriétés typiques des poudres AlSi10Mg

Paramètre	Valeur typique	Rôle
Forme des particules	Sphérique >90 %	Capacité d'écoulement, densité
Taille de particule (Ã×m)	15-45	Densité, résolution
Débit (s/50g)	23-27	Garnissage de lit de poudre
Densité apparente (g/cc)	1.2-1.6	Recyclabilité
Densité apparente (g/cc)	2.2-2.7	Masse volumique apparente
Pureté	>99,5 %	Réduction des défauts
Oxygène (ppm)	<1000	Fusion propre

Des paramètres tels que la distribution de forme des particules (DFP) et le ratio de Hausner indiquent la qualité de la poudre. Un contrôle strict de l'atomisation par gaz entraîne une grande cohérence d'un lot à l'autre. La poudre est fournie avec un rapport de composition et des certificats d'analyse (COA) spécifiques au lot.

Fournisseurs de poudre AlSi10Mg

Voici quelques-uns des principaux fournisseurs mondiaux de poudres AlSi10Mg pour la FA :

AP&C

• Nom commercial : Poudre d'aluminium atomisée 5056
• Gamme de dimensions (Ã×m): 15-45, 23-53
• Conditionnement : Bouteilles de 5 kg à caisses de 1 tonne métrique avec de l'argon

GE Additive

• Nom du produit : AlSi10Mg
• Plage de taille (Ã×m) : 15-45
• Conditionnement : bouteille de 10 kg avec argon

Sandvik Osprey

• Produit : Osprey AlSi10Mg
• Particules: Sphérique, D50 40 Ã×m
• Emballage : Bouteilles remplies d’argon

Technologie LPW

• Produit : ALSi10Mg, poudre de fabrication additive
• Plage de taille (Ã×m) : 15-45
• Emballage : 2 bouteilles de 12 kg en argon

Solutions SLM

• Produit : SLM AlSi10Mg
• Plage de taille (Ã×m) : 15-45
• Conditionnement : Bidons de 10 L, bouteilles de 2 kg

Tableau : Fournisseurs et spécifications de poudre AlSi10Mg

Fournisseur	Produit	Taille (Ã×m)	Emballage
AP&C	Aluminium atomisé Al 5056	15-45	Bouteilles / boîtes avec Ar
GE Additive	AlSi10Mg	15-45	Bouteilles de 10 kg avec Ar
Sandvik Osprey	Osprey AlSi10Mg	D50 40	Bouteilles d'argon, pas de marque spécifique
LPW	AlSi10Mg AM	15-45	2-12 kg en Ar
Solutions SLM	SLM AlSi10Mg	15-45	Canettes/bouteilles avec Ar, pas de marque particulière.

Les variations personnalisées de l'alliage AlSi10Mg avec des fractions ou distributions de particules optimisées peuvent être obtenues auprès des fabricants sur demande.

Prix de la poudre AlSi10Mg

Le prix de la poudre AlSi10Mg pour le procédé AM varie généralement de 90-150 $ le kg selon la quantité et le fabricant.

Considérations de tarification :

• Quantité de poudre - Les prix sont réduits pour les commandes en gros en raison de coûts d'emballage plus bas
• Variantes de composition– Des ajouts ou des optimisations mineurs peuvent augmenter le coût
• Qualité et certification - Une pureté/cohérence accrue augmente les coûts
• Fabricant - Les fournisseurs haut de gamme ont tendance à pratiquer des prix plus élevés
• Emballage – L’emballage spécialisé (canettes, bouteilles, etc.) a un impact sur le prix

Prix indicatifs :

Quantité	Prix au kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
1 000 kg ou plus	$90-110

Les frais d'expédition, les taxes et toute certification spéciale nécessaire sont susceptibles d'augmenter le coût final livré. Les commandes OEM importantes bénéficient souvent de tarifs réduits de la part des fabricants grâce à des contrats.

Tableau : Gammes de prix de la poudre AlSi10Mg selon la quantité commandée

Quantité de commande	Prix au kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
1 000 kg ou plus	$90-110

Choisir la poudre AlSi10Mg

Voici quelques éléments clés à prendre en compte lors du choix de la poudre d'AlSi10Mg :

Critères requis pour la demande : Les exigences de performance telles que la résistance, la dureté, la ductilité, la durée de vie en fatigue, etc. Les applications peuvent également exiger des certifications spécifiques pour les matériaux.

Variables du processus AM Ajuster la plage de granulométrie, la forme et la distribution aux paramètres du modèle d’imprimante, l’épaisseur de la couche, la puissance du faisceau et les paramètres associés

Qualité et cohérence : Les lots de poudre répondant de manière fiable aux critères de composition, de pureté, de caractéristiques des particules, etc. sont essentiels pour une utilisation en production.

Disponibilité et délais : Pour le prototypage, la disponibilité de petites quantités peut être essentielle alors que la production nécessite des commandes importantes et une stabilité sur le long terme.

Tarification : Le prix au kg dépendra de la quantité, des frais d'expédition, des marges du fournisseur, etc. Les gros contrats avec les fabricants d'origine permettent d'obtenir de meilleurs prix.

Support technique : Les fabricants ayant une forte expertise technique en production de poudre métallique et en fabrication additive peuvent fournir des conseils sur les meilleures options de poudre.

Lors de la sélection de poudre AlSi10Mg, il est conseillé de travailler avec des fournisseurs établis et de collaborer dès le début du processus de conception de pièces de fabrication additive.

Avantages et inconvénients de la poudre AlSi10Mg

* Nécessaire pour les personnes qui ont des problèmes de mobilité * Peut être utilisé pour le transport de marchandises * Peut être utilisé pour les loisirs, comme le camping * Peut être utilisé pour explorer des zones reculées * Peut être utilisé pour les livraisons de nourriture * Peut être utilisé pour les services de messagerie * Peut être utilisé pour les services de sécurité * Peut être utilisé pour les services d'urgence * Peut être utilisé pour les opérations militaires Cons * Peut être cher à l'achat * Peut être cher à entretenir * Peut être difficile à conduire dans des espaces confinés * Peut être difficile à garer * Peut être bruyant * Peut être polluant

• Haute résistance avec une bonne ductilité
• Excellente résistance à la corrosion
• Soudable et usinable aisément
• Bonnes propriétés thermiques
• Largement qualifié pour l'utilisation aérospatiale
• Biocompatible pour implants médicaux

Inconvénients

• Résistance limite inférieure à celle des alliages AlSi7Mg et AlSi12
• Sensible aux défauts de porosité pendant l'impression
• Une réflectivité élevée exige une puissance laser plus élevée
• Températures élevées non recommandées (> 150 °C)
• Plus chers que les poudres d'aluminium non alliées

FAQ

R. Composition chimique de la poudre AlSi10Mg ?

A. La composition typique contient une base en aluminium avec 9 à 11 % de silicium et 0,2 à 0,45 % de magnésium. Le reste est constitué d'autres oligo-éléments à 0,55 % au total.

Q. Quelle est la densité de poudre d'AlSi10Mg ?

A. La densité est d'environ 2,67 g/cm³ pour l'alliage en masse et la forme de poudre.

Q. Quelles sont les propriétés mécaniques des pièces AlSi10Mg fabriquées par fabrication additive ?

A. L'AlSi10Mg imprimé a une résistance à la traction de 330-430 MPa, une limite d'élasticité de 215-365 MPa et un allongement de 8-10 % dans l'état brut. Le traitement thermique peut améliorer encore les propriétés.

Q. Quelle granulométrie est recommandée pour la poudre d'AlSi10Mg en fabrication additive ?

A. Une plage de taille de particule de 15 à 45 microns est couramment utilisée, mais la distribution de la taille peut être optimisée en fonction des exigences spécifiques de l'imprimante et de l'épaisseur des couches.

Q. Pouvez-vous usiner/souder des pièces AM AlSi10Mg ?

A. Oui, des pièces en AlSi10Mg réalisées par impression 3D peuvent être usinées et soudées à l'aide de méthodes classiques après un traitement thermique de relaxation des contraintes approprié.

Q. La poudre d'AlSi10Mg est-elle réutilisable ?

A. La poudre AlSi10Mg peut généralement être recyclée 5 à 10 fois avant une nouvelle infusion, selon le procédé de FA et les niveaux de contamination.

Conclusion

AlSi10Mg est une importante poudre d'alliage d'aluminium pour la fabrication additive métallique, utilisée dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile, de la médecine et de l'industrie. Les principaux avantages de cette poudre sont son rapport résistance/poids élevé, sa résistance à la corrosion, ses excellentes propriétés mécaniques et ses nombreuses certifications pour les applications exigeantes.

La FA permet des géométries optimisées complexes qui ne sont pas possibles via le moulage ou l'usinage. La poudre d'AlSi10Mg avec des caractéristiques de particules et une composition contrôlées est essentielle pour obtenir des pièces sans défaut. Les principaux fournisseurs mondiaux fournissent une poudre de haute qualité adaptée aux processus de FA tels que DMLS et SLM.