光學測量和遙感技術的發展，對激光雷達、光譜儀、掃描儀等空間光學系統中的光機結構件提出了更高的要求
在特殊工作環境條件下服役的光機結構件，對其綜合性能的要求較高
同時，還要盡可能地減輕自重和縮短制造時間
Al-Si合金的比重小、剛度高和熱膨脹系數(Coefficient of thermal expansion，CTE)低，廣泛應用在航空航天和汽車制造等領域[1~4]
提高Al-Si合金中Si的含量，能在提高其比剛度的同時降低CTE[5]
因此，使用Al-Si合金有望提高光機結構件的結構穩定性和熱穩定性[6]
Si含量高于12.6%的Al-Si合金為過共晶合金
用傳統鑄造制備的過共晶Al-Si合金，在基體中生成的大塊狀初晶Si嚴重地將其割裂而使其性能降低，極大地限制了過共晶Al-Si合金的應用[7,8]
為了在保證熱物理性能的前提下抑制制備過程中Si顆粒引起的開裂，需將初晶Si顆粒細化[9]
細化初晶Si的有效方式，是控制其形核和生長
在Al-Si合金中加入堿金屬元素或稀土元素[10,11]，可顯著細化初晶Si組織
但是，添加堿金屬會降低熔體的流動性使孔隙率的提高[12]，而這將降低合金的性能
同時，添加稀土元素還會提高生產成本
快速凝固也能細化初晶Si，噴射沉積技術[13]已經用于制備高Si過共晶Al合金
但是，噴射沉積的操作過程較為復雜，特別是不能精確制備復雜構件，后續機械加工還會提高成本
選區激光熔融(Selective laser melting，SLM)是20世紀90年代出現的一種快速成形加工技術[14]，用激光熔化金屬粉末后層層堆疊一體化可成形復雜結構件
SLM能完整地支持拓撲優化，靈活地制備晶格點陣等輕質結構[15~17]并降低零部件的重量
但是，Al合金的物理性質如激光反射率高、導熱快、缺陷形成傾向大和易氧化等[18]，使SLM的加工難度提高
因此，可選用的合金體系受到了極大的限制
目前，最常用SLM制備的是AlSi10Mg和Al-12Si等近共晶Al-Si合金[6]
用SLM制備Al-Si合金，較高的冷卻速度(103~105 K/s)[19]可提高形核速率從而抑制初晶Si生長
Li等[20]用SLM制備Al-12Si合金，利用其快冷特性制備出超細共晶組織，其抗拉強度達到380 MPa，拉伸性能比用傳統方式制備的Al-12Si合金更好
SL
聲明：
“選區激光熔融Al-30Si合金的微觀組織和性能” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：秦艷利,趙光普,張昊,倪丁瑞,肖伯律,馬宗義
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2025年08月05日 ~ 07日 
