AlSi10Mg-poeder: een technisch overzicht

Overzicht van AlSi10Mg-poeder

AlSi10Mg is een aluminiumlegeringspoeder dat voornamelijk bestaat uit aluminium samen met silicium en magnesium als belangrijkste legeringselementen. Het wordt veelvuldig gebruikt in metaal additive manufacturingook wel bekend als 3D-printen, vanwege de uitstekende stevigheid, duurzaamheid, lasbaarheid en corrosieweerstand.

AlSi10Mg poeder kan verwerkt worden door Selectief laser smelten (SLM), Elektronstraal smelten (EBM) en Direct Metal Laser Sintering (DMLS) om complexe metalen onderdelen te maken met fijne details en aangepaste geometrieën. Zijn eigenschappen maken het geschikt voor toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, auto-industrie, geneeskunde en industrie.

Dit artikel geeft een uitgebreid technisch overzicht van AlSi10Mg-poeder, met inbegrip van de samenstelling, eigenschappen, toepassingen, prijzen, leveranciers en andere belangrijke informatie voor materiaalkundigen, productontwerpers en 3D-professionals.

Belangrijkste details AlSi10Mg-poeder:

• Samenstelling:Aluminium met 9-11% silicium, 0,2-0,45% magnesium.
• Vorm van het deeltje:?Bolvormig, hoge vloeibaarheid
• Maatbereik:15-45 micro meter
• dichtheid:?2,67 g/cc
• Smeltpunt:?~615¡«C
• Sterkte:?Gemiddeld tot hoog
• Gebruik:Aerospace, automotive, industriële 3D-printen

Samenstelling van AlSi10Mg-poeder

De samenstelling van AlSi10Mg poeder bestaat voornamelijk uit aluminium met toevoegingen van silicium en magnesium als legeringselementen. Het nominale samenstellingsbereik wordt hieronder weergegeven:

Element	Gewichts %
Aluminium (Al)	Basis-/restant
Silicium (Si)	9-11%
Magnesium (Mg)	0.2-0.45%
Andere (Fe, Mn, enz.)	Totaal <0,55%

Aluminium wordt gemengd met silicium om de gietbaarheid te verbeteren en de mechanische eigenschappen, zoals de rekgrens en hardheid, te versterken. Het verhoogt de vloeibaarheid tijdens het smelten en verbeterd de voedingskarakteristieken.

De toevoeging van magnesium resulteert in uitharding door neerslag, wat het legeringsmateriaal verstevigt door middel van warmtebehandeling. Magnesium verbetert ook de corrosieweerstand.

Sporenelementen van ijzer, mangaan en andere elementen kunnen als onzuiverheden aanwezig zijn tot een maximum van 0,55%. De gehalten van legeringstoevoegingen kunnen binnen het bereik worden gevarieerd om de eigenschappen aan te passen aan de applicatievereisten.

Tabel: Nominale samenstellingsbereik van AlSi10Mg-legeringpoeder

Element	Minimum gewichtspercentage	Maximaal wt%
Aluminium	Saldo.	Saldo.
Silicium	9	11
Magnesium	0.2	0.45
Overige	–	0.55

Eigenschappen van AlSi10Mg-poeder

AlSi10Mg vertoont eigenschappen waardoor het geschikt is voor veeleisende toepassingen in de luchtvaart-, auto- en industriesector. De belangrijkste eigenschappen worden hieronder beschreven:

Mechanische eigenschappen

• Hoge sterkte en hardheid
• Goede rekbaarheid in gegloeide toestand.
• Uitstekende lasbaarheid
• Hoge vermoeiingssterkte

Fysieke eigenschappen

• Dichtheid: 2,67 g/cc
• Smeltpunt: ~615¡«C
• Thermisch geleidingsvermogen: 130 W/m-K
• Thermische uitzettingscoëfficiënt: 21-24 x 10^-6 K^-1

Overige

• Goede weerstand tegen corrosie
• Uitstekende bedrukbaarheid en oppervlakteafwerking
• Biocompatibel volgens ISO 10993 en ASTM F67
• Niet magnetisch

De dichtheid is vergelijkbaar met aluminiumlegeringen zoals AlSi12 en AlSi7Mg. Het smeltpunt is eveneens vergelijkbaar met standaard Al-Si gietlegeringen. Deze eigenschappen maken verwerking en consolidatie mogelijk via sinteren en smelten.

Tabel: Overzicht van de belangrijkste eigenschappen van AlSi10Mg-poeder

Onroerend goed	Typische waarden
Dichtheid	2,67 g/cm³
Smeltpunt	~615¡«C
Thermische geleidbaarheid	130 W/m.K
Elektrische resistiviteit	4-8 x 10^-8 ´Îm
Elasticiteitsmodulus	70-80 GPa
Poissonconstante	0.33
Rekgrens	215-365 MPa
Treksterkte	330-430 MPa
Verlenging	8-10%
Hardheid	80-100 Brinell

Let op: Eigenschappen zijn afhankelijk van de precieze samenstelling, productiemethode. bouwrichting, hittebehandeling enz. Weergegeven waarden zijn typisch of standaard.

De mechanische eigenschappen zoals hoge opbrengst en treksterkte, samen met goede rekbaarheid, maken AlSi10Mg geschikt voor hoogwaardige onderdelen in de industrie. De legering kan uitharden om de sterkte verder te verhogen. Uitstekende corrosiebestendigheid wordt bereikt door siliciumtoevoegingen die een beschermende oxidelaag creëren. Al met al biedt AlSi10Mg een veelzijdige combinatie van eigenschappen voor metalen AM.

Toepassingen van AlSi10Mg Powder

Door de lichtgewicht, sterke en printbare eigenschappen van AlSi10Mg-poeder is het een van de meest gebruikte legeringen in de additieve productie. Enkele typische toepassingen zijn:

Lucht- en ruimtevaart: Turbinebladen, raketmondstukken, structurele beugels, satellietcomponenten, UAV-onderdelen

Automobiel: Aandrijflijn onderdelen, zuigers, turboladers, warmtewisselaars

Industrie: Robotica, gereedschappen, mallen en spanmiddelen, aandrijfassen

Medisch: Orthopedische implantaten, prothesen, chirurgische instrumenten

Overig: Warmteafvoer, hydraulische verdeelblokken, behuizingen, koelkanalen

AlSi10Mg maakt het mogelijk complexe, geoptimaliseerde geometries te creëren, die in de bovengenoemde toepassingen voor betere prestaties en een hoger rendement zorgen. De fijnere structuren die mogelijk zijn dankzij 3D-printen verbeteren de warmteoverdracht, de vloeistofstroom en andere eigenschappen.

De uitstekende sterkte-gewichtsverhouding van AlSi10Mg verlaagt het gewicht van onderdelen met behoud van de mechanische prestaties. Dit helpt brandstofefficiëntie in voertuigen te verbeteren en de lanceerkosten in ruimtetoepassingen te verlagen.

Tabel: Overzicht van AlSi10Mg-toepassingen in verschillende sectoren

Sector	Typische toepassingen
Lucht- en ruimtevaart	Turbinebladen, steunen, raketmondstukken, satellieten
Automobielen	Aandrijving, zuigers, turboladers, warmtewisselaars
Industriële	Robotica, gereedschappen en hulpmiddelen, mallen en fixaties
Medisch	Orthopedische implantaten, protheses
Algemeen	Warmtewisselaars, hydraulische verdeelstukken, behuizingen

AlSi10Mg wordt gecertificeerd voor toepassingen in de ruimtevaart, waarbij het voldoet aan normen zoals AMS4967 en AMS4169. Uitgebreide kwalificaties en tests bewijzen zijn prestaties in extreme omgevingen. De biocompatibiliteit volgens ISO 10993 en ASTM F67 maakt gebruik mogelijk in medische apparaten en implantaten. In het algemeen biedt AlSi10Mg een veelzijdig lichtgewicht materiaal voor kritische toepassingen.

Bewerkbaarheid van AlSi10Mg-poeder

AlSi10Mg-poeder kan worden verwerkt via essentiële metaaladditieve fabricagemethoden zoals:

• Selectief Laser Smelten (SLS)
• Direct Metal Laser Sinteren (DMLS)
• Elektronenbundelsmelten (EBM)

Op laser gebaseerde methoden: SLM en DMLS gebruiken een laser met hoog vermogen om bepaalde gedeelten van een poederbed selectief te versmelten en zo laag voor laag delen op te bouwen. Het samengevoegde materiaal heeft eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van conventionele aluminiumlegeringen. SLM gebruikt doorgaans een hogere lasersterkte voor volledige smelting. DMLS heeft een lagere sterkte voor het sinteren van poederdeeltjes.

Elektronenbundelsmelten: EBM gebruikt een elektronenstraal als warmtebron om materiaal te smelten en te fuseren. Het kan een hogere opbouwsnelheid bereiken dan laserprocessen, omdat het elke laag snel fuseert. Materiaaleigenschappen zijn vergelijkbaar met SLM en DMLS.

Afdrukparameters: Typische SLM parameters - Laservermogen 175-350 W, Scansnelheid 700-1500 mm/s, Laagdikte 20-100 µm. Voor EBM - Straalvermogen 3-7 kW, Scansnelheid 1000-2500 mm/s, Laagdikte 50-200 µm.

Andere methodieken: AlSi10Mg poeder kan ook worden gebruikt bij binder jetting, waarbij een vloeibare binder selectief wordt aangebracht om de vorm te bepalen. Het “groene” onderdeel wordt vervolgens gesinterd. Koude spuitneerslag is ook mogelijk.

Tabel: AM-processen die compatibel zijn met AlSi10Mg-legeringpoeder

Proces	Hittebron	Beschrijving
SALAAM	Laser	Selectief laser smelten
DMLS	Laser	Direct metaal laser sinteren
EBM	Elektronenbundel	Elektronstraal smelten
Binder jetting	Vloeibare binder	Binder gedrukt, vervolgens gesinterd
Koudspuiten	Kinetisch	Poeder gespoten op het substraat.

AlSi10Mg-poeder heeft een hoge absorptie voor de laser/elektronenbundel en uitstekende vloeibaarheid en pakkingsdichtheid. Dit resulteert in een goede spreidbaarheid over het poederbed en efficiënt smelten/sinteren. De deeltjesgrootte en bolvormige morfologie spelen ook een cruciale rol.

Over het algemeen biedt AlSi10Mg een uitstekende verwerkbaarheid met PBF en gerelateerde methoden om complexe geometrieën te fabriceren met een goede oppervlakteafwerking en eigenschappenresolutie.

Poedereigenschappen en -kwaliteit

AlSi10Mg-poeder dat wordt gebruikt in AM-processen kent de volgende kenmerken:

• Sferische poedermorfologie met glad oppervlak
• Vloeibaarheid met minimale samenklontering
• Schijnbare dichtheid ~ 1,2-1,6 g/cc
• Tap density ~2,2-2,7 g/cc
• Uniforme samenstellingsverdeling
• Hoge zuiverheid met een lage interne porositeit
• Gecontroleerde deeltjesgrootteverdeling

Vorm van het deeltje: De sferische poedermorfologie zorgt voor goede vloeibaarheid en spreidbaarheid over het hele poederbed. Het resultaat is uniform smelten en materiaaleigenschappen. Verstuiven met gas wordt vaak gebruikt om een spheriteit van meer dan 90% te bereiken.

Flowabiliteit: Poeders met een hoge vloeibaarheid spreiden zich gelijkmatig uit en pakken dicht op poederbedplatforms. Stromingssnelheden van 23-27 s/50 g door de Hall-trechter zijn typerend.

Grootte deeltjes: De deeltjesgrootteverdeling is over het algemeen 10-45 Ã-m of 15-45 Ã-m. Grotere deeltjes ~35-45 Ã-m verbeteren de stroming, terwijl kleinere deeltjes ~15-25 Ã-m de dichtheid en resolutie verbeteren.

Compositie controle: Nauwkeurige samenstellingscontrole binnen de specificaties maximaliseert de materiaalprestaties. Gelijkmatige verdeling van legeringselementen is verzekerd.

Zuiverheid: Hoge zuiverheid met een lage porositeit en insluitsels voorkomt procesfouten. Zuurstofgehalte <1000 ppm.

Tabel: Typische eigenschappen van AlSi10Mg-poeders

Parameter	Typische waarde	Rol
Vorm van deeltjes	Sferisch >90%	Flowabiliteit, dichtheid
Deeltjesgrootte (Ã×m)	15-45	Dichtheid, resolutie
Debiet (s/50g)	23-27	Poederbedpakking
Schijnbare dichtheid (g/cc)	1.2-1.6	Recyclebaarheid
Tapdichtheid (g/cc)	2.2-2.7	Groen volumegewicht
Zuiverheid	>99,5%	Defectreductie
Zuurstof (ppm)	Minder dan 1000	Smelt zuiver

Parameters zoals de verdeling van de vorm van de deeltjes (PSD) en de Hausner-ratio geven de kwaliteit van het poeder aan. Door de gasverstuiving strikt te controleren, wordt de consistentie in batches hoog. Poeder wordt geleverd met een samenstellingsrapport en partijspécifieke analysecertificaten (COA).

Leveranciers van AlSi10Mg poeder

Een aantal van de belangrijkste wereldwijde leveranciers van AlSi10Mg-poeders voor AM zijn:

AP&C

• Handelsnaam: Verneveld Aluminium Poeder 5056
• Maat (Ã×m): 15-45, 23-53
• Verpakking: Van 5 kg flessen tot dozen van 1 metrische ton met argon

GE Additive

• Productnaam: AlSi10Mg
• Bereik afmeting (Ã×m): 15-45
• Verpakking: 10 kg flessen met Argon

Sandvik Osprey

• Product: Osprey AlSi10Mg
• Deeltjes: bolvormig, D50 40 õm
• Verpakking: Argon-gevulde flessen

LPW-technologie

• Product: AlSi10Mg AM Powder
• Bereik afmeting (Ã×m): 15-45
• Verpakking: 2 ÿ 12 kg in argonflessen

SLM Solutions

• Product: SLM AlSi10Mg
• Bereik afmeting (Ã×m): 15-45
• Verpakking: 10 liter blikken, flessen van 2 kg

Tabel: leveranciers en specificaties voor AlSi10Mg-poeder

Provider	Product	Grootte (cm²)	Verpakking
AP&C	Verstoven Al 5056	15-45	Flessen/dozen met Ar.
GE Additive	AlSi10Mg	15-45	10 kg flessen met Ar
Sandvik Osprey	Osprey AlSi10Mg	D50 40	Argonflessen
LPW	AlSi10Mg AM	15-45	2-12 kg flessen in Ar
SLM Solutions	SLM AlSi10Mg	15-45	Blikjes/flessen met Ar

Aangepaste varianten van AlSi10Mg met geoptimaliseerde deeltjesfracties of -verdelingen kunnen worden aangeschaft bij fabrikanten op verzoek.

Prijsstelling van AlSi10Mg-poeder

De prijs van AlSi10Mg-poeder voor AM-bewerking varieert doorgaans tussen € 90-150 per kg gebaseerd op hoeveelheid en fabrikant.

Prijspunten om overweging te nemen:

• Hoeveelheid poeder - Prijzen dalen voor bulkbestellingen vanwege lagere verpakkingskosten
• Varianten in samenstelling – Kleine toevoegingen of optimalisaties kunnen de kosten verhogen
• Kwaliteit en certificering – Hogere zuiverheid/consistentie verhoogt de kost
• Fabrikant – Premiumleveranciers hanteren doorgaans hogere prijzen
• Verpakking – Gespecialiseerde verpakking (blikjes, flessen, etc.) heeft invloed op de prijs

Indicatieve prijs:

Hoeveelheid	Prijs per kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
1000+ kg	$90-110

Verzendkosten, belastingen en eventuele speciale certificatievereisten kunnen worden toegevoegd aan de uiteindelijke leveringskosten. Grote OEM-bestellingen krijgen via contracten vaak kortingstarieven van fabrikanten.

Tabel: AlSi10Mg poederprijzen gebaseerd op de bestelhoeveelheid

Bestelhoeveelheid	Prijs per kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
1000+ kg	$90-110

Kiezen voor AlSi10Mg-poeder

Belangrijke overwegingen bij het kiezen van AlSi10Mg-poeder omvatten:

Toepassingsvereisten: Prestatiebehoeften, zoals sterkte, hardheid, vervormbaarheid, vermoeiingslevensduur, enz. Toepassingen vereisen mogelijkerwijs ook specifieke materiaalcertificeringen.

AM-procesvariabelen: Afgestemd deeltjesgroottebereik, vorm en verdeling op het printermodel, laagdikte, straalvermogen en verwante parameters.

Kwaliteit en consistentie: Poederbatches die betrouwbaar voldoen aan samenstelling, zuiverheid, deeltjeseigenschappen enz. zijn cruciaal voor productiedoeleinden.

Beschikbaarheid en doorlooptijden: Voor prototypewerk is de beschikbaarheid van kleine hoeveelheden mogelijk essentieel, terwijl er voor productie grote bestellingen en stabiele levering op lange termijn nodig zijn.

Prijzen: Prijs per kg hangt af van de hoeveelheid, verzendkosten, marge van de leverancier, enz. Grote OEM-contracten krijgen een betere prijs.

Technische ondersteuning: Fabrikanten met sterke technische expertise in metaalpoederproductie en AM kunnen advies geven over de beste poederopties.

Het is raadzaam te werken met gevestigde leveranciers en vroegtijdig samen te werken in het AM-onderdeelontwerpproces bij de selectie van AlSi10Mg-poeder.

Voor- en nadelen van AlSi10Mg-poeder

Voordelen

• Hoge sterkte met goede taaiheid
• Uitstekende corrosiebestendigheid
• Gemakkelijk lasbaar en machineerbaar
• Goede thermische eigenschappen
• Uitgebreid gekwalificeerd voor ruimtetoepassingen
• Biocompatibel voor medische implantaten

Nadelen

• Lagere vloeigrens dan AlSi7Mg-en AlSi12-legeringen
• Gevoelig voor porositeitsdefecten tijdens het printen
• Hoge reflectiviteit vraagt om hoger laservermogen
• Niet optimaal voor toepassingen bij hoge temperatuur >150¡«C
• Durer dan ongelegeerde aluminiumpoeders

FAQ's

V. Wat is de chemische samenstelling van AlSi10Mg-poeder?

A. De typische samenstelling is aluminiumlegering met 9-11% silicium en 0,2-0,45% magnesium. De rest bestaat uit andere sporenelementen, in totaal minder dan 0,55%.

Q. Wat is de dichtheid van AlSi10Mg en AlSi10Mg-poeder?

A. De dichtheid is ongeveer 2,67 g/cm³ voor zowel de bulk-legering als de poedervorm.

Q. Welke mechanische eigenschappen hebben door middel van AM gemaakte AlSi10Mg-onderdelen?

A. Geprint AlSi10Mg heeft een treksterkte van 330-430 MPa, een opbrengststerkte van 215-365 MPa en een rek van 8-10% in de as-built conditie. Warmtebehandeling kan de eigenschappen verder verbeteren.

V. Welke deeltjesgrootte wordt aanbevolen voor AlSi10Mg-poeder in AM?

A. Een deeltjesgroottebereik van 15-45 micron wordt vaak gebruikt, hoewel de grootteverdeling geoptimaliseerd kan worden voor specifieke printers en laagdiktevereisten.

V. Is het mogelijk om AlSi10Mg AM-onderdelen te frezen/lassen?

A. Ja, AlSi10Mg-onderdelen gemaakt door 3D-printen kunnen na een geschikte spanningsverlagingswarmtebehandeling bewerkt en gelast worden via gangbare methoden.

V. Is AlSi10Mg poeder herbruikbaar?

A. AlSi10Mg-poeder kan doorgaans 5-10 keer worden gerecycled voordat een opfrisserd nodig is, afhankelijk van het AM-process en de verontreinigingsniveaus.

Conclusie

AlSi10Mg is een belangrijk aluminiumlegeringpoeder voor metaaladditieve productie en wordt gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, auto-, medische en industriële toepassingen. Belangrijke voordelen zijn onder meer een hoge sterkte-gewichtsverhouding, corrosiebestendigheid, uitstekende mechanische eigenschappen en brede certificeringen voor veeleisende toepassingen.

AM maakt het mogelijk om complexe, geoptimaliseerde geometrieën te maken die niet mogelijk zijn via gieten of verspanen. AlSi10Mg-poeder met gecontroleerde deeltjeseigenschappen en een gecontroleerde samenstelling is essentieel om defectvrije onderdelen te verkrijgen. Toonaangevende wereldwijde leveranciers leveren poeder van hoge kwaliteit dat speciaal is ontworpen voor AM-processen, zoals DMLS en SLM.