Pó de AlSi10Mg: Uma Visão Geral Técnica

Descrição Geral do Pó AlSi10Mg

AlSi10Mg é um pó de liga de alumínio composto principalmente de alumínio junto com silício e magnésio como os principais elementos de liga. É amplamente usado em metal fabricação aditiva, também conhecida como impressão 3D, devido a sua excelente resistência, durabilidade, soldabilidade e resistência à corrosão.

O pó AlSi10Mg pode ser processado através Fusão seletiva a laser (SLM) Fusao de feixe de elétrons (EBM) e sinterização direta de metal a laser (DMLS) para criar peças metálicas complexas com detalhes finos e geometrias personalizadas. Suas propriedades o tornam adequado para aplicações aeroespaciais, automotivas, médicas e industriais.

Este artigo fornece uma abrangente visão técnica geral de pó de AlSi10Mg, abrangendo sua composição, propriedades, aplicações, preços, fornecedores e outras informações essenciais para engenheiros de materiais e profissionais de desenvolvimento de produtos e impressão 3D.

Principais detalhes do pó de AlSi10Mg:

• Composição:? Alumínio com 9-11% de silício, 0,2-0,45% de magnésio
• Forma da partícula:?Esférico, alta fluidez
• Intervalo de tamanhos:? 15-45 micras
• Densidade:?2,67 g/cc
• Ponto de fusão:?~615¡«C
• Força:Média a alto
• Usos:Impressão aeroespacial, automotiva e industrial em 3D

Composição do Pó de AlSi10Mg

A composição do pó AlSi10Mg é composta principalmente por alumínio com adições de silício e magnésio como elementos de liga. A faixa de composição nominal é fornecida abaixo:

Elemento	Peso %
Alumínio (Al)	Resto
Silício (Si)	9-11%
Magnésio (Mg)	0.2-0.45%
Outros (Fe, Mn, etc.)	< 0,55% total

O silício é adicionado ao alumínio para melhorar a fundibilidade e aprimorar propriedades mecânicas, como resistência ao escoamento e dureza. Ele aumenta a fluidez durante a fusão e melhora as características de alimentação.

A adição de magnésio resulta num endurecimento por precipitação que fortalece a liga por meio do tratamento térmico. O magnésio também melhora a resistência a corrosão.

Quantidades residuais de ferro, manganês e outros elementos podem estar presentes como impurezas até um máximo de 0,55%. Os níveis de adições de liga podem ser variados dentro de uma faixa para adaptar as propriedades de acordo com os requisitos da aplicação.

Tabela: Faixa de composição nominal do pó da liga AlSi10Mg

Elemento	% de peso mín.	Peso % máximo
Alumínio	Saldo.	Saldo.
Silício	9	11
Magnésio	0.2	0.45
Outro	–	0.55

Propriedades do Pó AlSi10Mg

O AlSi10Mg apresenta propriedades que o tornam adequado para aplicações exigentes nos setores aeroespacial, automotivo e industrial. As principais propriedades são destacadas abaixo:

Propriedades Mecânicas

• Alta resistência e dureza
• Boa ductilidade no estado recozido
• Excelente soldabilidade
• Alta resistência à fadiga

Propriedades físicas

• Densidade: 2,67 g/cc
• Ponto de fusão: ~615 °C
• Condutividade térmica: 130 W/m-K
• Coeficiente de expansão térmica: 21-24 x 10^-6 K^-1

Outro

• Boa resistência à corrosão
• Excelente impressão e acabamento superficial
• Biocompatível com a ISO 10993 e ASTM F67
• Não-magnético

A densidade é comparável às ligas de alumínio como AlSi12 e AlSi7Mg. O ponto de fusão também é similar às ligas de fundição Al-Si. Essas propriedades permitem o processamento e consolidação por meio de sinterização e fundição.

Tabela: Visão geral das principais propriedades do pó AlSi10Mg

Propriedade	Valores Típicos
Densidade	2,67 g/cc
Ponto de Fusão	~615“C
Condutividade térmica	130 W/m-K
Resistividade elétrica	4–8 x 10–8nm
Módulo de Young	70–80 GPa
Coeficiente de Poisson	0.33
Resistência ao escoamento	215-365 MPa
Resistência à tração	330-430 MPa
Elongação	8-10%
Dureza	80-100 Brinell

Nota: As propriedades dependem da composição precisa, método de fabricação, direção de construção, tratamento térmico etc. Os valores mostrados são padrões ou típicos.

As propriedades mecânicas, como alto rendimento e resistência à tração, junto com boa ductilidade, tornam o AlSi10Mg adequado para peças de alto desempenho em todas as indústrias. A liga pode ser endurecida por envelhecimento para melhorar ainda mais a resistência. Excelente resistência à corrosão é obtida por adições de silício, criando uma camada protetora de óxido. No geral, o AlSi10Mg fornece uma combinação versátil de propriedades para AM de metal.

Aplicações de pó de AlSi10Mg

As características leves, fortes e imprimíveis do pó de AlSi10Mg fazem dele uma das ligas mais amplamente utilizadas na fabricação de aditivos. Algumas aplicações típicas incluem:

Aeroespacial: Pás de turbina, bocais de foguete, suportes estruturais, componentes de satélite e peças de drone

Automotivo: Componentes do trem de força, pistões, turbocompressores, trocadores de calor

Industrial: Robótica, ferramentas, gabaritos e acessórios, eixos de transmissão

Médica: Implantes ortopédicos, próteses, instrumentos cirúrgicos

Outros: Dissipadores de calor, colectores hidráulicos, carcaças, canais de resfriamento

AlSi10Mg permite geometrias complexas e otimizadas que melhoram o desempenho e a eficiência nas aplicações acima. As estruturas finas possíveis via impressão 3D aumentam a transferência de calor, o fluxo de fluidos e outras propriedades.

A excelente relação resistência-peso do AlSi10Mg reduz o peso do componente ao mesmo tempo que mantém o desempenho mecânico. Isso ajuda a melhorar a economia de combustível em veículos e a reduzir os custos de lançamento em aplicações espaciais.

Tabela: Visão geral das aplicações do AlSi10Mg em diversos setores

Setor	Aplicações Típicas
Aeroespacial	Pás de turbina, suportes estruturais, bocais de foguete, satélites
Automotivo	Conjunto propulsor, pistões, turbocompressores, trocadores de calor
Industrial	Robótica, ferramental, guias e fixações
Médico	Implantes ortopédicos, próteses
Geral	Dissipadores de calor, colectores hidráulicos, caixas

A liga AlSi10Mg é certificada para aplicações aeroespaciais e atende a padrões como AMS4967 e AMS4169. As várias qualificações e testes abrangentes validam seu desempenho em ambientes extremos. A biocompatibilidade segundo ISO 10993 e ASTM F67 permite seu uso em dispositivos médicos e implantes. No geral, a liga AlSi10Mg fornece uma solução de material leve e versátil para aplicações críticas.

Processabilidade de Pó AlSi10Mg

O pó de AlSi10Mg pode ser processado através dos maiores métodos de fabricação aditiva de metal como:

• Fusão Seletiva a Laser (SLM)
• Sinterização Seletiva a Laser de Metal Direto (DMLS)
• Fusao por Feixe de Electron (EBM)

Métodos baseados em laser: A SLM e a DMLS usam um laser de alta potência para fundir seletivamente regiões de um leito de pó para criar peças camada por camada. O material consolidado tem propriedades comparáveis às ligas de alumínio convencionais. A SLM normalmente usa uma potência de laser mais alta para derretimento total. A DMLS tem uma potência menor para sinterizar partículas de pó.

EBM (Electron Beam Melting): A EBM utiliza um feixe de elétrons como fonte de calor para fundir e unir o material. Ela pode atingir taxas de produção mais altas que os processos a laser, pois adiciona cada camada rapidamente. As propriedades do material são semelhantes ao SLM e DMLS.

Parâmetros de Impressão: Parâmetros SLM típicos - Potência do laser de 175-350 W, Velocidade de digitalização de 700-1500 mm/s, Espessura da camada de 20-100 Ã×m. Para EBM - Potência do feixe de 3-7 kW, Velocidade de digitalização de 1000-2500 mm/s, Espessura da camada de 50-200 Ã×m.

Outros métodos: O pó de AlSi10Mg também pode ser usado em jateamento de ligante, no qual um ligante líquido é depositado seletivamente para formar a forma. A peça "verde" é então sinterizada. A deposição por pulverização a frio também é possível.

Tabela: Processos de FAB compatíveis com pó de liga AlSi10Mg

Processo	Fonte de calor	Descrição
SLM	Laser	Fusão seletiva a laser
DMLS	Laser	Sinterização seletiva a laser por fusão direta
EBM	Feixe de elétrons	Fusao de feixe de elétrons
Jateamento de ligante	Pasta ligantes	Pasta impressa, sinterizada posteriormente
Pulverização a frio	Cinético	Pó pulverizado sobre substrato.

O pó de AlSi10Mg tem alta absorvância ao laser/feixe de elétrons e excelente fluxo e densidade de empacotamento. Isso resulta em boa capacidade de espalhamento no leito de pó e fusão/sinterização eficiente. O tamanho das partículas e a morfologia esférica também desempenham um papel fundamental.

No geral, o AlSi10Mg oferece excelente processabilidade em PBF e métodos relacionados para fabricar geometrias complexas com bons acabamentos superficiais e resolução de recursos.

Características e Qualidade do Pó

O pó de AlSi10Mg usado em processos de FA exibe as seguintes características:

• Morfologia de pó esférica com superfície lisa
• Fluidez com aglomeração mínima
• Densidade aparente ~1,2-1,6 g/cc
• Densidade de torneira: ~2,2-2,7 g/cc
• Distribuição uniforme de composição
• Alta pureza e baixa porosidade interna
• Distribuição granulométrica controlada

Forma da partícula: A morfologia esférica do pó proporciona bom fluxo e espalhamento pela cama de pó. Isso resulta em fusão e propriedades de materiais uniformes. A atomização de gás é normalmente usada para atingir esfericidade >90%.

Fluidez: Pós com alta fluidez espalham-se uniformemente e empacotam densamente em plataformas de leito de pó. Taxas de fluxo de 23-27 s/50 g através do funil Hall são típicas.

Tamanho de partícula: A distribuição do tamanho das partículas é geralmente de 10 - 45 Ãxm ou 15 - 45 Ãxm. Partículas maiores ~35 - 45 Ãxm melhoram o fluxo, enquanto as menores ~15 - 25 Ãxm melhoram a densidade e a resolução.

Controle de redação: O controle rigoroso da composição dentro da especificação maximiza o desempenho do material. A distribuição uniforme dos elementos de liga é garantida.

Pureza: Alta pureza com baixa porosidade e inclusões evita defeitos de processo. Conteúdo de oxigênio <1000 ppm.

Tabela: Características e propriedades típicas dos pós de AlSi10Mg

Parâmetros	Valor Típico	Função
Forma da partícula	Esférica>90%	Fluidez, densidade
Tamanho de partícula (Ã×m)	15-45	Densidade, resolução
Taxa de fluxo (s/50 g)	23-27	Preenchimento da bandeja de pó
Densidade aparente (g/cm³)	1.2-1.6	Reciclabilidade
Densidade de pressão (g/cc)	2.2-2.7	Densidade verde
Pureza	>99,5%	Redução de defeitos
Oxigênio (ppm)	<1000	Derretimento limpo

Parâmetros como distribuição de forma de partícula (PSD) e índice de Hausner indicam a qualidade do pó. O controle rigoroso sobre atomização de gás resulta em alta consistência entre lotes. O pó é fornecido com relatório de composição e certificados de análise específicos de lotes (COA).

Fornecedores de pó de AlSi10Mg

Alguns dos maiores fornecedores globais de pós de AlSi10Mg para FA incluem:

AP&C

• Nome comercial: Pó de Alumínio Atomizado 5056
• Faixa de tamanhos (Ã × m): 15-45, 23-53
• Embalagem: garrafas de 5 kg para caixas de 1 tonelada métrica com argônio

GE Additive

• Nome do produto: AlSi10Mg
• Intervalo de tamanhos (Ã×m): 15-45
• Embalagem: Bombonas de 10 kg com argônio

Sandvik Osprey

• Produto: Osprey AlSi10Mg
• Partículas: Esféricas, D50 40 μm
• Embalagem: Garrafas cheias de argônio

Tecnologia LPW

• Produto: Pó AM de AlSi10Mg
• Intervalo de tamanhos (Ã×m): 15-45
• Embalagem: 2 garrafas de 12 kg em argônio

SLM Solutions

• Produto: SLM AlSi10Mg
• Intervalo de tamanhos (Ã×m): 15-45
• Embalagem: latas de 10 litros, garrafas de 2 kg.

Tabela: Fornecedores e especificações de pó de AlSi10Mg

Fornecedor	Produto	Tamanho (Ãx m)	Embalagem
AP&C	Al 5056 Atomizado	15-45	Garrafas/caixas com Ar
GE Additive	AlSi10Mg	15-45	10 frascos kg com Ar
Sandvik Osprey	Osprey AlSi10Mg	D50 40	Cilindros de argônio.
LPW	AM de AlSi10Mg	15-45	"2 garrafas de 12 kg em Ar."
SLM Solutions	SLM AlSi10Mg	15-45	Latas/garrafas com Ar

Com base no pedido, os fabricantes podem fornecer variações personalizadas de AlSi10Mg com frações ou distribuições de partículas otimizadas.

Preço do pó AlSi10Mg

O preço do pó AlSi10Mg para processamento de FA geralmente varia de $ 90-150 o kg com base na quantidade e no fabricante.

Considerações de precificação:

• Quantidade de pó – Preços reduzidos para pedidos em massa devido a menores custos de embalagem
• Variantes de composição – Pequenos acréscimos ou otimizações podem aumentar o custo
• Qualidade e certificação – Maior pureza/consistência aumentam os custos
• Fabricante - Os fornecedores premium tendem a ter preços mais altos
• Embalagem – Embalagens especiais (latas, garrafas etc.) influenciam o preço

Preços Indicativos:

Quantidade	Preço por kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
Mais de 1.000 kg	$90-110

Frete, impostos e quaisquer requisitos especiais de certificação podem ser adicionados ao custo final de entrega. Geralmente, grandes pedidos de OEM recebem descontos dos fabricantes por meio de contratos.

Tabela: Faixas de preço do pó AlSi10Mg com base na quantidade do pedido

Quantidade do Pedido	Preço por kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
Mais de 1.000 kg	$90-110

**Escolhendo o AlSil0Mg em Pó**

Principais considerações na escolha do pó de AlSi10Mg incluem:

Requisitos do aplicativo: As necessidades de desempenho como resistência, dureza, ductilidade, vida útil contra fadiga etc. As aplicações também podem exigir certificações específicas de materiais.

Variáveis do processo AM: Adequar as faixas de tamanho, formato e distribuição de partículas ao modelo da impressora, espessura das camadas, potência do feixe e parâmetros relacionados.

Qualidade e consistência Lotes de pó que atendem com segurança à composição, pureza, características de partículas etc. são cruciais para o uso na produção.

Disponibilidade e prazos de entrega: Para a produção de protótipos, a disponibilidade de pequenas quantidades pode ser essencial, enquanto a produção exige grandes encomendas e um fornecimento estável a longo prazo.

Preço: O preço por kg dependerá da quantidade, custos de envio, margens das fornecedoras etc. Grandes contratos OEM têm preços melhores.

Suporte técnico: Fabricantes com forte conhecimento técnico em produção de pó metálico e fabricação aditiva podem fornecer orientação sobre as melhores opções de pó.

Trabalhar com fornecedores estabelecidos e colaborar no início do processo de design da peça AM é aconselhável ao selecionar o pó AlSi10Mg.

Prós e contras do pó de AlSi10Mg

**Prós**

• Alta resistência com boa ductilidade
• Excelente resistência à corrosão
• Facilmente soldável e mecanizável
• Boas propriedades térmicas
• Amplamente qualificado para uso aeroespacial
• Biocompatível para implantes médicos

Contras

• Limite de escoamento mais baixo que as ligas AlSi7Mg e AlSi12
• Suscetível a defeitos de porosidade durante a impressão
• Alta refletância demanda maior potência do laser
• Não otimizado para aplicações de alta temperatura >150 ¡«C
• Mais caro que pós de alumínio puros

FAQs

P. Qual é a composição química do pó de AlSi10Mg?

A. A composição típica é uma base alumínio com 9-11% de silicone e 0,2-0,45% de magnésio. O restante são outros elementos traços a <0,55% do total.

P. Qual é a densidade de AlSi10Mg e pó de AlSi10Mg?

A. A densidade do volume da liga e a forma de pó estão em torno de 2,67 g/cc.

P. Quais são as propriedades mecânicas das peças de AlSi10Mg fabricadas por AM?

A. AlSi10Mg impresso tem resistência à tração de 330-430 MPa, limite de escoamento de 215-365 MPa e alongamento de 8-10% na condição tal como construída. O tratamento térmico pode aprimorar ainda mais as propriedades.

Q. Qual é o tamanho de partícula recomendado para o pó AlSi10Mg na FA?

A. Geralmente é usado um intervalo de tamanho de partícula de 15-45 micrômetros, embora as distribuições de tamanho possam ser otimizadas para impressoras específicas e requisitos de espessura da camada.

Q. Você pode maquinar/soldar peças AM em AlSi10Mg?

A. Sim, peças de AlSi10Mg fabricadas por impressão 3D podem ser usinadas e soldadas por métodos convencionais depois de um tratamento térmico de alívio de tensões apropriado.

P. O pó AlSi10Mg é reutilizável?

A. O pó AlSi10Mg geralmente pode ser reciclado de 5 a 10 vezes antes que uma atualização seja necessária, dependendo do processo de AM e dos níveis de contaminação.

Conclusão

AlSi10Mg é um importante pó de liga de alumínio para fabricação de aditivos de metal, encontrando uso em aplicações aeroespaciais, automotivas, médicas e industriais. As principais vantagens incluem alta relação resistência-peso, resistência à corrosão, excelentes propriedades mecânicas e amplas certificações para aplicações exigentes.

A FA possibilita geometrias otimizadas complexas que não são possíveis por meio de fundição ou usinagem. O pó de alumínio e silício AlSi10Mg com características controladas de partículas e composição são cruciais para obter peças sem defeitos. Os principais fornecedores globais oferecem pó de alta qualidade sob medida para processos de FA como DMLS e SLM.