Bubuk AlSi10Mg: Tinjauan Teknis

Gambaran Umum Bubuk AlSi10Mg

AlSi10Mg adalah bubuk paduan aluminium yang terutama terdiri dari aluminium bersama dengan silikon dan magnesium sebagai elemen paduan utama. Ini banyak digunakan dalam logam manufaktur aditifjuga dikenal sebagai pencetakan 3D, karena kekuatan, daya tahan, kemampuan las, dan ketahanan terhadap korosi yang sangat baik.

Serbuk AlSi10Mg dapat diproses melalui peleburan laser selektif (SLM), peleburan berkas elektron (EBM), dan direct metal laser sintering (DMLS) untuk membuat komponen logam yang kompleks dengan detail halus dan geometri khusus. Sifat-sifatnya membuatnya cocok untuk aplikasi kedirgantaraan, otomotif, medis, dan industri.

Artikel ini memberikan tinjauan teknis yang komprehensif tentang bubuk AlSi10Mg yang mencakup komposisi, properti, aplikasi, harga, pemasok, dan informasi penting lainnya untuk para insinyur material, desainer produk, dan profesional pencetakan 3D.

Rincian Kunci Bubuk AlSi10Mg:

• Komposisi: Aluminium dengan silikon 9-11%, magnesium 0,2-0,45%
• Bentuk partikel: Bulat, kemampuan mengalir tinggi
• Kisaran ukuran: 15-45 mikron
• Kepadatan: 2,67 g/cc
• Titik leleh: ~615°C
• Kekuatan: Sedang hingga tinggi
• Penggunaan: Pencetakan 3D kedirgantaraan, otomotif, dan industri

Komposisi Serbuk AlSi10Mg

Komposisi serbuk AlSi10Mg terutama terdiri atas aluminium dengan tambahan silikon dan magnesium sebagai elemen paduan. Kisaran komposisi nominal disediakan di bawah ini:

Elemen	Berat %
Aluminium (Al)	Dasar/sisa
Silikon (Si)	9-11%
Magnesium (Mg)	0.2-0.45%
Lainnya (Fe, Mn, dll.)	<0,55% total

Silikon ditambahkan ke aluminium untuk meningkatkan kemampuan tuang dan meningkatkan sifat mekanik seperti kekuatan luluh dan kekerasan. Silikon meningkatkan fluiditas selama peleburan dan meningkatkan karakteristik pengumpanan.

Penambahan magnesium menghasilkan pengerasan presipitasi yang memperkuat paduan melalui perlakuan panas. Magnesium juga meningkatkan ketahanan terhadap korosi.

Jumlah jejak besi, mangan, dan elemen lainnya dapat hadir sebagai pengotor hingga maksimum 0,55%. Tingkat penambahan paduan dapat divariasikan dalam kisaran untuk menyesuaikan properti sesuai kebutuhan aplikasi.

Tabel: Kisaran komposisi nominal bubuk paduan AlSi10Mg

Elemen	Minimum wt%	Maksimum wt%
Aluminium	Bal.	Bal.
Silikon	9	11
Magnesium	0.2	0.45
Lainnya	–	0.55

Sifat-sifat Serbuk AlSi10Mg

AlSi10Mg menunjukkan sifat-sifat yang membuatnya cocok untuk aplikasi yang menuntut di seluruh sektor kedirgantaraan, otomotif, dan industri. Sifat-sifat utama disorot di bawah ini:

Sifat Mekanis

• Kekuatan dan kekerasan tinggi
• Keuletan yang baik dalam keadaan anil
• Kemampuan las yang sangat baik
• Kekuatan kelelahan yang tinggi

Sifat Fisik

• Kepadatan: 2,67 g/cc
• Titik leleh: ~ 615°C
• Konduktivitas termal: 130 W/m-K
• Koefisien ekspansi termal: 21-24 x 10^-6 K^-1

Lainnya

• Ketahanan korosi yang baik
• Kemampuan cetak dan hasil akhir permukaan yang sangat baik
• Kompatibel dengan ISO 10993 dan ASTM F67
• Non-magnetik

Kepadatannya sebanding dengan paduan aluminium seperti AlSi12 dan AlSi7Mg. Titik lelehnya juga mirip dengan paduan pengecoran Al-Si standar. Sifat-sifat ini memungkinkan pemrosesan dan konsolidasi melalui sintering dan peleburan.

Tabel: Ikhtisar sifat-sifat utama bubuk AlSi10Mg

Properti	Nilai-nilai Khas
Kepadatan	2,67 g/cc
Titik Leleh	~615°C
Konduktivitas Termal	130 W/m-K
Tahanan Listrik	4-8 x 10^-8 Ωm
Modulus Young	70-80 GPa
Rasio Poisson	0.33
Kekuatan Hasil	215-365 MPa
Kekuatan Tarik	330-430 MPa
Perpanjangan	8-10%
Kekerasan	80-100 Brinell

Catatan: Properti tergantung pada komposisi yang tepat, metode pembuatan, orientasi pembuatan, perlakuan panas, dll. Nilai yang ditampilkan adalah tipikal atau standar.

Sifat mekanik seperti hasil tinggi dan kekuatan tarik bersama dengan keuletan yang baik membuat AlSi10Mg cocok untuk suku cadang berkinerja tinggi di seluruh industri. Paduan ini dapat diperkeras dengan usia untuk lebih meningkatkan kekuatan. Ketahanan korosi yang sangat baik dicapai dengan penambahan silikon yang menciptakan lapisan oksida pelindung. Secara keseluruhan, AlSi10Mg memberikan kombinasi sifat serbaguna untuk logam AM.

Aplikasi Bubuk AlSi10Mg

Karakteristik bubuk AlSi10Mg yang ringan, kuat, dan dapat dicetak menjadikannya salah satu paduan yang paling banyak digunakan dalam manufaktur aditif. Beberapa aplikasi yang umum meliputi:

Aerospace: Bilah turbin, nosel roket, braket struktural, komponen satelit, suku cadang UAV

Otomotif: Suku cadang powertrain, piston, turbocharger, penukar panas

Industri: Robotika, perkakas, jig dan perlengkapan, poros penggerak

Medis: Implan ortopedi, prostetik, instrumen bedah

Lainnya: Heat sink, manifold hidraulik, rumah, saluran pendingin

AlSi10Mg memungkinkan geometri yang kompleks dan dioptimalkan yang meningkatkan kinerja dan efisiensi dalam aplikasi di atas. Struktur halus yang dimungkinkan melalui pencetakan 3D meningkatkan perpindahan panas, aliran fluida, dan properti lainnya.

Rasio kekuatan-terhadap-berat yang sangat baik dari AlSi10Mg mengurangi berat komponen sekaligus mempertahankan kinerja mekanis. Hal ini membantu meningkatkan penghematan bahan bakar pada kendaraan dan menurunkan biaya peluncuran pada aplikasi luar angkasa.

Tabel: Ikhtisar aplikasi AlSi10Mg di seluruh industri

Sektor	Aplikasi Khas
Dirgantara	Bilah turbin, braket struktural, nosel roket, satelit
Otomotif	Powertrain, piston, turbocharger, penukar panas
Industri	Robotika, perkakas, jig, dan perlengkapan
Medis	Implan ortopedi, prostetik
Umum	Heat sink, manifold hidraulik, rumah

AlSi10Mg disertifikasi untuk aplikasi kedirgantaraan yang memenuhi standar seperti AMS4967 dan AMS4169. Kualifikasi dan pengujian yang ekstensif memvalidasi kinerjanya dalam lingkungan yang ekstrem. Biokompatibilitas per ISO 10993 dan ASTM F67 memungkinkan penggunaan dalam perangkat medis dan implan. Secara keseluruhan, AlSi10Mg memberikan solusi material ringan yang serbaguna untuk aplikasi kritis.

Kemampuan Proses Bubuk AlSi10Mg

Serbuk AlSi10Mg dapat diproses melalui metode manufaktur aditif logam utama seperti:

• Peleburan Laser Selektif (SLM)
• Sintering Laser Logam Langsung (DMLS)
• Peleburan Berkas Elektron (EBM)

Metode berbasis laser: SLM dan DMLS menggunakan laser berdaya tinggi untuk secara selektif memadukan wilayah tempat tidur serbuk untuk membangun bagian demi bagian. Material yang digabungkan memiliki sifat yang sebanding dengan paduan aluminium konvensional. SLM biasanya menggunakan daya laser yang lebih tinggi untuk peleburan penuh. DMLS memiliki daya yang lebih rendah untuk menyinter partikel bubuk.

Peleburan Berkas Elektron: EBM menggunakan sinar elektron sebagai sumber panas untuk melelehkan dan melebur material. Proses ini dapat mencapai tingkat pembuatan yang lebih tinggi daripada proses laser karena proses ini memadukan setiap lapisan dengan cepat. Sifat material mirip dengan SLM dan DMLS.

Parameter Cetak: Parameter SLM yang umum - Daya laser 175-350 W, Kecepatan pemindaian 700-1500 mm/detik, Ketebalan lapisan 20-100 μm. Untuk EBM - Daya sinar 3-7 kW, Kecepatan pemindaian 1000-2500 mm/detik, Ketebalan lapisan 50-200 μm.

Metode lainnya: Serbuk AlSi10Mg juga dapat digunakan dalam pengaliran pengikat di mana pengikat cair diendapkan secara selektif untuk membentuk bentuk. Bagian "hijau" kemudian disinter. Deposisi semprotan dingin juga dimungkinkan.

Tabel: Proses AM yang kompatibel dengan bubuk paduan AlSi10Mg

Proses	Sumber Panas	Deskripsi
SLM	Laser	Peleburan laser selektif
DMLS	Laser	Sintering laser logam langsung
EBM	Berkas elektron	Peleburan berkas elektron
Pengaliran pengikat	Pengikat cair	Pengikat dicetak, lalu disinter
Semprotan dingin	Kinetik	Serbuk yang disemprotkan ke substrat

Serbuk AlSi10Mg memiliki daya serap yang tinggi terhadap sinar laser/elektron, serta aliran dan kerapatan pengepakan yang sangat baik. Hal ini menghasilkan penyebaran yang baik di seluruh lapisan serbuk dan peleburan / sintering yang efisien. Ukuran partikel dan morfologi bola juga memainkan peran kunci.

Secara keseluruhan, AlSi10Mg menawarkan kemampuan proses yang sangat baik di seluruh PBF dan metode terkait untuk membuat geometri kompleks dengan hasil akhir permukaan dan resolusi fitur yang baik.

Karakteristik dan Kualitas Serbuk

Serbuk AlSi10Mg yang digunakan dalam proses AM menunjukkan karakteristik sebagai berikut:

• Morfologi bubuk bulat dengan permukaan halus
• Kemampuan mengalir dengan aglomerasi minimal
• Kepadatan yang tampak ~ 1,2-1,6 g/cc
• Kerapatan keran ~ 2,2-2,7 g/cc
• Distribusi komposisi yang seragam
• Kemurnian tinggi dengan porositas internal yang rendah
• Distribusi ukuran partikel yang terkendali

Bentuk partikel: Morfologi serbuk bulat memberikan aliran dan penyebaran yang baik di seluruh lapisan serbuk. Ini menghasilkan peleburan dan sifat material yang seragam. Atomisasi gas biasanya digunakan untuk mencapai kebulatan> 90%.

Kemampuan mengalir: Serbuk dengan kemampuan alir yang tinggi menyebar secara merata dan dikemas secara padat pada platform bed bed. Laju aliran 23-27 s / 50g melalui corong Hall adalah tipikal.

Ukuran partikel: Distribusi ukuran partikel umumnya 10-45 μm atau 15-45 μm. Partikel yang lebih besar ~35-45 μm meningkatkan aliran sementara partikel yang lebih kecil ~15-25 μm meningkatkan densitas dan resolusi.

Kontrol komposisi: Kontrol komposisi yang ketat dalam spesifikasi memaksimalkan kinerja material. Distribusi elemen paduan yang seragam dipastikan.

Kemurnian: Kemurnian tinggi dengan porositas dan inklusi yang rendah mencegah cacat proses. Kandungan oksigen <1000 ppm.

Tabel: Karakteristik dan sifat khas serbuk AlSi10Mg

Parameter	Nilai Khas	Peran
Bentuk partikel	Bulat> 90%	Kemampuan mengalir, kepadatan
Ukuran partikel (μm)	15-45	Kepadatan, resolusi
Laju aliran (s/50g)	23-27	Kemasan tempat tidur bubuk
Kepadatan yang tampak (g/cc)	1.2-1.6	Dapat didaur ulang
Kerapatan keran (g/cc)	2.2-2.7	Kepadatan hijau
Kemurnian	> 99,5%	Pengurangan cacat
Oksigen (ppm)	<1000	Bersihkan peleburan

Parameter seperti distribusi bentuk partikel (PSD) dan rasio Hausner menunjukkan kualitas bubuk. Kontrol yang ketat atas atomisasi gas menghasilkan konsistensi batch-ke-batch yang tinggi. Serbuk dilengkapi dengan laporan komposisi dan sertifikat analisis khusus lot (COA).

Pemasok Bubuk AlSi10Mg

Beberapa pemasok global utama serbuk AlSi10Mg untuk AM meliputi:

AP&C

• Nama dagang: Bubuk Aluminium Teratomisasi 5056
• Kisaran ukuran (μm): 15-45, 23-53
• Pengemasan: Botol 5 kg hingga kotak 1 metrik ton dengan argon

Aditif GE

• Nama Produk: AlSi10Mg
• Kisaran ukuran (μm): 15-45
• Kemasan: botol 10 kg dengan argon

Sandvik Osprey

• Produk Osprey AlSi10Mg
• Partikel: Bulat, D50 40 μm
• Pengemasan: Botol berisi argon

Teknologi LPW

• Produk: Bubuk AM AlSi10Mg
• Kisaran ukuran (μm): 15-45
• Kemasan: 2 - 12 kg botol dalam argon

Solusi SLM

• Produk: SLM AlSi10Mg
• Kisaran ukuran (μm): 15-45
• Kemasan: kaleng 10 liter, botol 2 kg

Tabel: Pemasok dan spesifikasi bubuk AlSi10Mg

Pemasok	Produk	Ukuran (μm)	Pengemasan
AP&C	Al 5056 yang dikabutkan	15-45	Botol/kotak dengan Ar
Aditif GE	AlSi10Mg	15-45	Botol 10 kg dengan Ar
Sandvik Osprey	Osprey AlSi10Mg	D50 40	Botol argon
LPW	AlSi10Mg AM	15-45	Botol 2-12 kg dalam Ar
Solusi SLM	SLM AlSi10Mg	15-45	Kaleng/botol dengan Ar

Variasi khusus AlSi10Mg dengan fraksi atau distribusi partikel yang dioptimalkan dapat diperoleh dari produsen berdasarkan permintaan.

Harga Bubuk AlSi10Mg

Harga bubuk AlSi10Mg untuk pemrosesan AM biasanya berkisar antara $90-150 per kg berdasarkan kuantitas dan produsen.

Pertimbangan harga:

• Kuantitas bubuk - Harga berkurang untuk pesanan dalam jumlah besar karena biaya pengemasan yang lebih rendah
• Varian komposisi - Penambahan atau pengoptimalan kecil dapat meningkatkan biaya
• Kualitas dan sertifikasi - Kemurnian/konsistensi yang lebih tinggi meningkatkan biaya
• Produsen - Pemasok premium cenderung memiliki harga yang lebih tinggi
• Pengemasan - Kemasan khusus (kaleng, botol, dll.) memengaruhi harga

Harga Indikatif:

Kuantitas	Harga per kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
1.000+ kg	$90-110

Pengiriman, pajak, dan persyaratan sertifikasi khusus dapat menambah biaya pengiriman akhir. Pesanan OEM dalam jumlah besar sering kali mendapatkan potongan harga dari produsen melalui kontrak.

Tabel: Kisaran harga bubuk AlSi10Mg berdasarkan jumlah pesanan

Jumlah Pesanan	Harga per kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
1.000+ kg	$90-110

Memilih Bubuk AlSi10Mg

Pertimbangan utama untuk memilih bubuk AlSi10Mg meliputi:

Persyaratan aplikasi: Kebutuhan kinerja seperti kekuatan, kekerasan, keuletan, umur kelelahan, dll. Aplikasi mungkin juga menuntut sertifikasi material tertentu.

Variabel proses AM: Mencocokkan kisaran ukuran partikel, bentuk dan distribusi dengan model printer, ketebalan lapisan, daya sinar dan parameter terkait.

Kualitas dan konsistensi: Batch bubuk yang memenuhi komposisi, kemurnian, karakteristik partikel, dll. secara andal sangat penting untuk penggunaan produksi.

Ketersediaan dan waktu tunggu: Untuk pekerjaan prototipe, ketersediaan jumlah kecil mungkin menjadi kunci sementara produksi membutuhkan pesanan dalam jumlah besar dan pasokan jangka panjang yang stabil.

Harga: Harga per kg akan tergantung pada kuantitas, biaya pengiriman, margin pemasok, dll. Kontrak OEM yang besar mendapatkan harga yang lebih baik.

Dukungan teknis: Produsen dengan keahlian teknis yang kuat dalam produksi serbuk logam dan AM dapat memberikan panduan tentang opsi serbuk terbaik.

Bekerja sama dengan pemasok yang sudah mapan dan berkolaborasi di awal proses desain komponen AM disarankan saat memilih bubuk AlSi10Mg.

Pro dan Kontra dari Bubuk AlSi10Mg

Kelebihan

• Kekuatan tinggi dengan keuletan yang baik
• Ketahanan korosi yang sangat baik
• Mudah dilas dan dapat dikerjakan dengan mesin
• Sifat termal yang baik
• Secara luas memenuhi syarat untuk penggunaan kedirgantaraan
• Biokompatibel untuk implan medis

Kekurangan

• Kekuatan luluh yang lebih rendah dari paduan AlSi7Mg dan AlSi12
• Rentan terhadap cacat porositas selama pencetakan
• Reflektifitas tinggi menuntut daya laser yang lebih tinggi
• Tidak optimal untuk aplikasi suhu tinggi >150°C
• Lebih mahal dari bubuk aluminium tanpa paduan

Pertanyaan Umum

Q. Bagaimana komposisi kimia bubuk AlSi10Mg?

A. Komposisi tipikal adalah bahan dasar aluminium dengan silikon 9-11% dan magnesium 0,2-0,45%. Sisanya adalah elemen jejak lainnya dengan total <0,55%.

Q. Berapa massa jenis bubuk AlSi10Mg dan AlSi10Mg?

A. Kepadatannya sekitar 2,67 g/cc untuk paduan curah dan bentuk bubuk.

Q. Apa saja sifat mekanis dari komponen AlSi10Mg yang dibuat oleh AM?

A. AlSi10Mg yang dicetak memiliki kekuatan tarik 330-430 MPa, kekuatan luluh 215-365 MPa, dan perpanjangan 8-10% dalam kondisi as-built. Perlakuan panas dapat meningkatkan sifat lebih lanjut.

Q. Berapa ukuran partikel yang direkomendasikan untuk bubuk AlSi10Mg dalam AM?

A. Kisaran ukuran partikel 15-45 mikron pada umumnya digunakan, meskipun distribusi ukuran dapat dioptimalkan untuk printer tertentu dan persyaratan ketebalan lapisan.

Q. Dapatkah Anda mengerjakan / mengelas komponen AlSi10Mg AM?

A. Ya, komponen AlSi10Mg yang dibuat dengan pencetakan 3D dapat dikerjakan dengan mesin dan dilas melalui metode konvensional setelah perlakuan panas penghilang stres yang sesuai.

Q. Apakah bubuk AlSi10Mg dapat digunakan kembali?

A. Serbuk AlSi10Mg biasanya dapat didaur ulang 5-10 kali sebelum penyegaran diperlukan, tergantung pada proses AM dan tingkat kontaminasi.

Kesimpulan

AlSi10Mg adalah bubuk paduan aluminium yang penting untuk pembuatan aditif logam, yang digunakan di berbagai aplikasi kedirgantaraan, otomotif, medis, dan industri. Keunggulan utamanya meliputi rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi, ketahanan terhadap korosi, sifat mekanik yang sangat baik, dan sertifikasi yang luas untuk aplikasi yang berat.

AM memungkinkan geometri yang dioptimalkan secara kompleks yang tidak mungkin dilakukan melalui pengecoran atau pemesinan. Serbuk AlSi10Mg dengan karakteristik dan komposisi partikel yang terkontrol sangat penting untuk mencapai komponen yang bebas cacat. Pemasok global terkemuka menyediakan bubuk berkualitas tinggi yang disesuaikan dengan proses AM seperti DMLS dan SLM.