Polvere AlSi10Mg: una panoramica tecnica

Panoramica della polvere di AlSi10Mg

AlSi10Mg è una polvere di lega di alluminio composta principalmente da alluminio insieme a silicio e magnesio come principali elementi di lega. manifattura additiva, anche nota come stampa 3D, grazie alla sua eccellente robustezza, durabilità, saldabilità e resistenza alla corrosione.

La polvere AlSi10Mg può essere lavorata tramite Fusione laser selettiva SLM (Solution Lifecycle Management) Electron beam melting (EBM) e sinterizzazione laser a metallo diretto (DMLS) per creare parti metalliche complesse con dettagli precisi e geometrie personalizzate. Le sue proprietà lo rendono adatto per applicazioni aerospaziali, automobilistiche, mediche e industriali.

Questo articolo fornisce una panoramica tecnica completa della polvere AlSi10Mg che copre la sua composizione, le sue proprietà, le sue applicazioni, i prezzi, i fornitori e altre informazioni chiave per gli ingegneri dei materiali, gli sviluppatori di prodotti e i professionisti della stampa 3D.

Dettagli principali della polvere AlSi10Mg:

• Composizione:?Alluminio con 9-11% silicio, 0,2-0,45% magnesio
• Forma particellare:?Sferica, alta scorrevolezza
• Intervallo taglie:?15-45 micron
• Densità:2,67 g/cc
• Punto di fusione:?~615¡«C
• Forza:? Medio-alto
• Utilizzi:Stampa 3D aerospaziale, automobilistica, industriale

Composizione di AlSi10Mg Powder

La composizione della polvere di AlSi10Mg è costituita principalmente da alluminio con aggiunta di silicio e magnesio come elementi di lega. Di seguito è riportato l'intervallo di composizione nominale:

Elemento	% Peso
Alluminio (Al)	Base/resto
Silicio (Si)	9-11%
Magnesio (Mg)	0.2-0.45%
Altro (Fe, Mn, ecc.)	< 0,55% in totale

Il silicio viene aggiunto all'alluminio per migliorare la fusibilità e potenziare le proprietà meccaniche come la resistenza allo snervamento e la durezza. Aumenta la fluidità durante la fusione e migliora le caratteristiche di alimentazione.

L'aggiunta di magnesio porta a un indurimento per precipitazione che rinforza la lega con il trattamento termico. Il magnesio migliora anche la resistenza alla corrosione.

Tracce di ferro, manganese e altri elementi possono essere presenti come impurità fino a un massimo dello 0,55%. I livelli di aggiunte di lega possono essere variati entro un range per adattare le proprietà in base ai requisiti dell'applicazione.

Tabella: Gamma di composizione nominale della polvere di lega AlSi10Mg

Elemento	% di peso minimo	Peso % massimo
Alluminio	Saldo	Saldo
Silicio	9	11
Magnesio	0.2	0.45
Altro	–	0.55

Proprietà della polvere AlSi10Mg

AlSi10Mg presenta proprietà che lo rendono adatto per applicazioni esigenti nei settori aerospaziale, automobilistico e industriale. Di seguito sono evidenziate le proprietà principali:

Proprietà meccaniche

• Elevata resistenza e durezza
• Buona duttilità allo stato ricotto
• Eccellente saldabilità
• Elevata resistenza alla fatica

Proprietà fisiche

• Densità: 2,67 g/cc
• Punto di fusione: ~615 °C
• Conducibilità termica: 130 W/m-K
• Coefficiente di dilatazione termica: 21-24 x 10^-6 K^-1

Altro

• Buona resistenza alla corrosione
• Eccellente stampabilità e finitura superficiale
• Biocompatibile secondo ISO 10993 e ASTM F67
• Non magnetico

La densità è paragonabile alle leghe di alluminio come AlSi12 e AlSi7Mg. Anche il punto di fusione è simile alle leghe di fusione Al-Si standard. Queste proprietà consentono l'elaborazione e il consolidamento mediante sinterizzazione e fusione.

Tabella: Panoramica delle proprietà principali della polvere AlSi10Mg

Proprietà	Valori tipici
Densità	2,67 g/cc
Punto di fusione	~615¡«C
Conduttività termica	130 W/m-K
Resistività elettrica	4–8 x 10−8 µm
Modulo di Young	70-80 GPa
Rapporto di Poisson	0.33
Limite di snervamento	215-365 mPa
Resistenza alla trazione	330-430 MPa
Allungamento	8-10%
Durezza	80-100 Brinell

Nota: Le proprietà dipendono dalla composizione precisa, dal metodo di fabbricazione, dall'orientamento di costruzione, dal trattamento termico ecc. I valori mostrati sono normali o standard.

Le proprietà meccaniche, come l'alto limite di snervamento e la resistenza alla trazione, insieme a una buona duttilità, rendono AlSi10Mg adatto per componenti ad alte prestazioni in tutti i settori industriali. Questa lega può essere temprata per rafforzare ulteriormente la resistenza. Viene raggiunta una straordinaria resistenza alla corrosione tramite aggiunte di silicio, che creano uno strato ossidato protettivo. Nel complesso, AlSi10Mg garantisce una combinazione versatile di proprietà per la fabbricazione additiva di metallo.

Applicazioni della polvere AlSi10Mg

Le caratteristiche di leggerezza, resistenza e stampabilità della polvere AlSi10Mg la rendono una delle leghe più utilizzate nella produzione additiva. Alcune applicazioni tipiche includono:

Aerospaziale: Pale di turbina, ugelli per razzi, staffe strutturali, componenti per satelliti, componenti di droni

Settore automobilistico: Gruppi motopropulsori, pistoni, turbocompressori, scambiatori di calore

Industriale: Robotica, attrezzatura, maschere e attrezzi, alberi motore

Settore medico: Impianti ortopedici, protesi, strumenti chirurgici

Altro: Dissipatori di calore, collettori idraulici, alloggiamenti, canali di raffreddamento

La AlSi10Mg consente geometrie complesse e ottimizzate che migliorano le prestazioni e l'efficienza nelle applicazioni di cui sopra. Le fini strutture possibili tramite la stampa 3D migliorano il trasferimento del calore, il flusso del fluido e altre proprietà.

L'eccellente rapporto resistenza-peso di AlSi10Mg riduce il peso del componente mantenendo le prestazioni meccaniche. Ciò contribuisce a migliorare il risparmio di carburante nei veicoli e a ridurre i costi di lancio nelle applicazioni spaziali.

Tabella: Panoramica delle applicazioni di AlSi10Mg in tutti i settori

Settore	Applicazioni tipiche
Aerospaziale	Pale di turbina, staffe strutturali, ugelli di razzo, satelliti
Automotive	Trasmissione, pistoni, turbocompressori, scambiatori di calore
Industriale	Robotica, utensileria, dime e attrezzature
Medico	Impianti ortopedici, protesi
Generale	Dissipatori di calore, collettori idraulici, alloggiamenti

AlSi10Mg è certificato per le applicazioni aerospaziali conformi agli standard AMS4967 e AMS4169. Qualifiche e prove approfondite convalidano le sue prestazioni in ambienti estremi. La biocompatibilità secondo ISO 10993 e ASTM F67 consente l'utilizzo in dispositivi medici e impianti. Nel complesso, AlSi10Mg offre una soluzione versatile in termini di materiali leggeri per applicazioni critiche.

Lavorabilità della polvere AlSi10Mg

La polvere di AlSi10Mg può essere trattata tramite i principali metodi di fabbricazione additiva di metallo come:

• Fusione selettiva laser (SLM)
• Sinterizzazione Laser Diretta su Metallo (DMLS)
• Fusione a fascio di elettroni (EBM)

Metodi basati su laser: SLM e DMLS utilizzano un laser ad alta potenza per fondere selettivamente aree del letto della polvere per costruire i pezzi strato dopo strato. Il materiale consolidato ha proprietà paragonabili alle leghe di alluminio tradizionali. SLM generalmente utilizza una potenza laser maggiore per la fusione completa. DMLS ha una potenza minore per la sinterizzazione delle particelle in polvere.

Fusione a fascio di elettroni: EBM utilizza un fascio di elettroni come fonte di calore per fondere e unire il materiale. È in grado di realizzare velocità di costruzione superiori rispetto ai processi laser, poiché fonde rapidamente ciascun livello. Le proprietà del materiale sono simili a SLM e DMLS.

Parametri di stampa: Parametri SLM tipici: potenza laser 175-350 W, velocità di scansione 700-1500 mm/s, spessore strato 20-100 ×m. Per EBM: potenza raggio 3-7 kW, velocità di scansione 1000-2500 mm/s, spessore strato 50-200 ×m.

Altri metodi: Anche la polvere AlSi10Mg può essere utilizzata per la proiezione a getto di legante in cui un legante liquido viene depositato selettivamente per formare la forma. La parte "acerba" viene poi sinterizzata. È possibile anche la deposizione a spruzzo freddo.

Tabella: processi AM compatibili con polveri in lega AlSi10Mg

Processo	Sorgente di calore	Descrizione
SLM	Laser	Fusione laser selettiva
DMLS	Laser	Sinterizzazione laser diretta del metallo
EBM	Fascio di elettroni	Electron beam melting
Binder jetting	Legante liquido	Legante stampato e poi sinterizzato
Spray freddo	Cinetica	Polvere spruzzata su substrato

La polvere AlSi10Mg presenta un elevato assorbimento del raggio laser/elettronico ed eccellenti densità di flusso e imballaggio. Questo si traduce in una buona spalmabilità su piano di polvere ed efficiente fusione/sinterizzazione. Anche la morfologia sferica e le dimensioni delle particelle svolgono un ruolo chiave.

Nel complesso, AlSi10Mg offre un'eccellente lavorabilità attraverso PBF e metodi correlati per produrre geometrie complesse con una buona finitura superficiale e risoluzione delle caratteristiche.

Caratteristiche e qualità delle polveri

La polvere AlSi10Mg usata nei processi di FA presenta le seguenti caratteristiche:

• Morfologia sferica della polvere con superficie liscia
• Fluidificazione con aggregazione minima
• Densità apparente ~1.2-1.6 g/cc
• Densità di prelievo ~2,2-2,7 g/cc
• Distribuzione uniforme della composizione
• Elevate purezza con bassa porosità interna
• Distribuzione controllata delle dimensioni delle particelle

Forma particellare: La morfologia della polvere sferica fornisce un buon flusso e spalmabilità attraverso il letto di polvere e si traduce in proprietà di fusione e di materiale uniformi. L'atomizzazione a gas è comunemente usata per ottenere una sfericità >90%.

Capacità di scorrimento Le polveri con elevata scorrevolezza si distribuiscono uniformemente e si compattano densamente su piattaforme per letto a polvere. Sono tipiche le velocità di scorrimento di 23-27 s/50 g attraverso l'imbuto Hall.

Dimensione particellare: Generalmente, la distribuzione granulometrica è di 10-45 Ã ×m o 15-45 Ã ×m. Le particelle più grandi di circa 35-45 Ã ×m migliorano il flusso, mentre quelle più piccole di circa 15-25 Ã ×m migliorano la densità e la risoluzione.

Controllo sulla composizione: Uno stretto controllo della composizione entro le specifiche massimizza le prestazioni del materiale. È assicurata una distribuzione uniforme degli elementi di lega.

Purezza: L'elevata purezza con ridotta porosità e inclusioni previene difetti di processo. Contenuto di ossigeno <1000 ppm.

Tabella: Caratteristiche e proprietà tipiche delle polveri AlSi10Mg

Parametro	Valore tipico	Ruolo
Forma delle particelle	Sferica >90%	Fluidità, densità
Dimensione particellare (Ã×m)	15-45	Densità, risoluzione
Portata (sec/50 g)	23-27	Compattazione del substrato in polvere
Peso apparente (g/cm3)	1.2-1.6	Riciclabilità
Densità apparente (g/cc)	2.2-2.7	Densità non compressa
Purezza	>99,5%	Riduzione dei difetti
Ossigeno (ppm)	<1000	Fusione pulita

Parametri quali distribuzione della forma delle particelle (PSD) e rapporto di Hausner indicano la qualità della polvere. Uno stretto controllo sulla gas atomizzazione comporta una elevata uniformità da lotto a lotto. La polvere viene fornita con un rapporto sulla composizione e certificati di analisi specifici per il lotto (COA).

Fornitori di polvere AlSi10Mg

Alcuni dei principali fornitori globali di polveri di AlSi10Mg per AM includono:

AP&C

• Nome commerciale: Polvere di Alluminio Atomizzata 5056
• Range di dimensioni (Ã×m): 15-45, 23-53
• Imballaggio: da bottiglie da 5 kg a scatole da 1 tonnellata con argon

GE Additive

• Denominazione del prodotto: AlSi10Mg
• Range di dimensioni (Ã×m): 15-45
• Confezione: flaconi da 10 kg con argon

Sandvik Osprey

• Prodotto: Osprey AlSi10Mg
• Particelle: Sferiche, 40 Ã×m D50
• Confezioni: bottiglie riempite con Argon

Tecnologia LPW

• Prodotto: polvere AlSi10Mg AM
• Range di dimensioni (Ã×m): 15-45
• Confezione: 2 flaconi da 12 kg in argon

SLM Solutions

• Prodotto: SLM AlSi10Mg
• Range di dimensioni (Ã×m): 15-45
• Imballaggio: taniche da 10 litri, bottiglie da 2 kg.

Tabella: fornitori di polvere AlSi10Mg e specifiche

Fornitore	Prodotto	Dimensione (×m)	Packaging
AP&C	Al 5056 atomizzato	15-45	Bottiglie/scatole con Ar
GE Additive	AlSi10Mg	15-45	Bombole da 10 kg con Ar
Sandvik Osprey	Osprey AlSi10Mg	D5040	Bombole di Argon
LPW	AM AlSi10Mg	15-45	Bottiglie da 2-12 kg in Ar
SLM Solutions	SLM AlSi10Mg	15-45	Lattine/bottiglie con aria

Su richiesta, i produttori possono fornire versioni personalizzate con frazioni o distribuzioni di particelle ottimizzate di AlSi10Mg.

Prezzi delle polvere AlSi10Mg

Il prezzo della polvere di AlSi10Mg per la lavorazione AM generalmente va da $90-150 per kg in base a quantità e produttore.

Considerazioni sui prezzi:

• Quantità di polvere - Prezzi scontati per ordini all'ingrosso grazie ai minori costi di imballaggio
• Varianti di composizione - Piccole aggiunte o ottimizzazioni possono aumentare il costo
• Qualità e certificazione – Una purezza maggiore/costanza aumenta i costi
• Produttore – I fornitori di prodotti di lusso tendono ad avere prezzi più alti
• Confezionamento: il confezionamento specializzato (lattine, bottiglie ecc.) influisce sul prezzo

Prezzo indicativo:

Quantità	Prezzo per kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
Oltre 1.000 kg	$90-110

La spedizione, le tasse e eventuali richieste di certificazione speciali potrebbero aumentare il costo finale della distribuzione. Spesso, i grandi ordini OEM ottengono sconti sul prezzo dai produttori tramite contratti.

Tabella: intervalli di prezzo della polvere AlSi10Mg in base alla quantità ordinata

Quantità ordine	Prezzo per kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
Oltre 1.000 kg	$90-110

Scelta in polvere di AlSi10Mg

Considerazioni principali per la scelta della polvere di AlSi10Mg:

Requisiti dell'applicazione: Le esigenze prestazionali come resistenza, durezza, duttilità, durata, ecc. Possono richiedere anche certificazioni specifiche per i materiali.

Variabili di processo AM: Abbinare la gamma di dimensioni particellari, forma e distribuzione al modello di stampante, spessore del livello, potenza del fascio e parametri correlati.

Qualità e coerenza: Lotti di polvere che soddisfano in modo affidabile composizione, purezza, caratteristiche delle particelle ecc. sono critici per l'uso in produzione.

Disponibilità e tempi di consegna: Per un lavoro di prototipazione, la disponibilità di piccole quantità può essere fondamentale, mentre la produzione necessita di ordini cospicui e una fornitura stabile a lungo termine.

Costi: Il prezzo al kg dipenderà dalla quantità, dai costi di spedizione, dai margini del fornitore ecc. I grandi contratti OEM offrono prezzi migliori.

Supporto tecnico: I produttori con una solida competenza tecnica nella produzione di polvere metallica e AM possono fornire indicazioni sulle migliori opzioni in termini di polvere.

Si consiglia di lavorare con fornitori affermati e di collaborare nelle prime fasi del processo di progettazione della parte AM quando si seleziona la polvere AlSi10Mg.

Pro e contro della polvere AlSi10Mg

* Alta densità: maggiore capacità di archiviazione in un fattore di forma più piccolo * Bassa latenza: tempi di accesso più rapidi rispetto ai dischi rigidi tradizionali * Elevata larghezza di banda: velocità di trasferimento dati più elevate * Maggiore affidabilità: meno parti mobili rispetto ai dischi rigidi tradizionali, riducendo il rischio di guasti * Maggiore efficienza energetica: consumo energetico inferiore rispetto ai dischi rigidi tradizionali * Silenzioso: nessun rumore di ricerca o rotazione

• Alta resistenza con buona duttilità
• Eccellente resistenza alla corrosione
• Saldabile e lavorabile senza problemi
• Buone proprietà termiche
• Ampiamente qualificato per l'utilizzo aerospaziale
• Biocompatibile per impianti medici

Contro

• Resistenza allo snervamento minore rispetto alle leghe AlSi7Mg e AlSi12
• Suscettibile di difetti di porosità durante la stampa
• Un'elevata riflettività richiede una potenza laser più elevata
• Non ottimale per applicazioni ad alta temperatura >150¡«C
• Più costose delle polveri di alluminio non legato

FAQ

D. Qual è la composizione chimica della polvere di AlSi10Mg?

A. La composizione tipica è a base di alluminio con il 9-11% di silicio e 0,2-0,45% di magnesio. Il resto sono altri elementi in tracce a un totale <0,55%.

Q. Qual è la densità del AlSi10Mg e della polvere AlSi10Mg?

A. La densità è pari a circa 2,67 g/cc sia per la lega in blocco che per quella sotto forma di polvere.

D. Quali sono le proprietà meccaniche dei pezzi in AlSi10Mg realizzati mediante AM?

A. I pezzi stampati AlSi10Mg hanno una resistenza alla trazione di 330-430 MPa, una resistenza allo snervamento di 215-365 MPa e un allungamento dell'8-10% nelle condizioni così come costruite. Il trattamento termico può ulteriormente migliorare le proprietà.

D. Si consiglia quale granulometria di polvere AlSi10Mg in AM?

A. Di solito viene usata una granulometria compresa tra 15 e 45 micron, anche se le distribuzioni delle dimensioni possono essere ottimizzate per stampanti e spessori di strato specifici.

D. È possibile saldare a macchina/a fusione le parti AM in AlSi10Mg?

A. Sì, le parti di AlSi10Mg prodotte tramite stampa 3D possono essere lavorate e saldate attraverso metodi convenzionali dopo un appropriato trattamento di riscaldamento per alleviare le sollecitazioni.

D. La polvere AlSi10Mg è riutilizzabile?

A. Di solito la polvere di AlSi10Mg può essere riciclata 5-10 volte prima che sia necessario un rinnovo, in base al processo della fabbricazione additiva e ai livelli di contaminazione.

Conclusione

AlSi10Mg è un'importante polvere di lega di alluminio per la produzione additiva di metalli, che viene utilizzata nelle applicazioni aerospaziali, automobilistiche, mediche e industriali. I principali vantaggi includono un elevato rapporto resistenza-peso, resistenza alla corrosione, eccellenti proprietà meccaniche e ampie certificazioni per applicazioni difficili.

AM consente geometrie complesse ottimizzate non possibili tramite colata o lavorazione. La polvere AlSi10Mg con caratteristiche e composizione delle particelle controllate è fondamentale per ottenere parti prive di difetti. I principali fornitori globali forniscono polvere di alta qualità su misura per processi di FA come DMLS e SLM.