| AlSi7Mg | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 代表的な用途 | 航空宇宙構造部品、自動車サスペンション部品、軽量ブラケット、および耐衝撃性を必要とする高靭性エンジニアリング部品の製造に適しています。 | |||||||
| 適用可能なプロセス | SLM | |||||||
| 化学組成 重量％ | アル | Si | 鉄 | マンガン | マグネシウム | O | 亜鉛 | ニ |
| バル。 | 6.5～8.5 | ≤0.20 | ≤0.10 | 0.25～0.45 | ≤0.05 | ≤0.05 | ≤0.05 | |
| 物理的性質 | 粒子サイズ範囲/µm | 球形度 | 見かけ密度 g/cm³ | タップ密度 g/cm³ | ||||
| D10 | D50 | D90 | ||||||
| 15歳以上 | 30～45 | ≤70 | ≥0.9 | ≥1.35 | ≥ 1.5 | |||
| 機械的特性 | 状態 | 引張強度 /MPa | 降伏強度 /MPa | 伸長 /％ | ||||
| 熱処理済み | 350以上 | 280以上 | ≥12.0 | |||||
2. 包括的な技術説明
2.1 このAlSi10Mg粉末の主な利点
この高純度ガスアトマイズAlSi10Mg粉末は、最適化された粒子形態と厳密な組成制御により、積層造形（AM）において卓越した性能を発揮します。
- 高い球形度（0.9以上） 優れた流動性（標準値95%ホール流量）を確保し、粉体の均一な散布に不可欠 SLM システム。
- 粒子径分布が狭い（D50 = 30～45 µm、D90 ≤70 µm） 溶融プールの安定した挙動を可能にし、ボール状化、スパッタリング、および多孔性を最小限に抑えます。これは、高密度（相対密度99.8%以上）の部品を実現するための鍵となります。
- 低酸素含有量（≤0.08重量％） レーザー溶融時の酸化物介在物の形成を抑制し、延性および疲労耐性を向上させる。
- バランスの取れたケイ素（9～11％）とマグネシウム（0.25～0.45％） 最適な鋳造性を提供する そして 時効硬化性：Siは流動性と耐摩耗性を向上させ、Mgは析出硬化を可能にする（T6熱処理後のMg₂Si相形成による）。
- 熱処理後の機械的特性（引張強度280MPa以上、降伏強度180MPa以上、伸び10%以上）は、従来の鋳造AlSi10Mgのそれらに匹敵するか、それを上回っており、AMが鍛造に近い性能を実現できることを示している。
2.2 AlSi10Mg合金の基礎：グレード、コア特性、化学組成、および用途
- グレード基準: AlSi10Mgは鋳造合金ではEN AW-6061に類似した組成に相当しますが、粉末についてはISO 3522:2017 (AlSi10Mg)およびASTMで標準化されています。AMの文脈では、UNS A91000およびAlSi10Mg (粉末)に準拠しています。 SLM ソリューション仕様書。
- 中核的な特徴:
- 優れた鋳造性と溶接性（高温割れ傾向が低い）。
- 優れた熱伝導率（約150 W/m・K）と低い熱膨張係数（約21 µm/m・K）。
- T6処理（540℃での固溶化熱処理＋焼入れ＋155℃で6時間の時効処理）により時効硬化が可能で、コヒーレントなβ″（Mg₂Si）析出物を形成する。
- 適度な強度対重量比を持ち、Al12Siのような非熱処理合金よりも優れている。
- 化学組成（表参照）:
- Si (9～11%)：主要合金元素―流動性を向上させ、収縮を低減し、硬度と耐摩耗性を高める。アルミニウム（融点約577℃）と共晶組織を形成し、低温加工を可能にする。
- マグネシウム（0.25～0.45％）析出硬化を可能にする。マグネシウム過剰（>0.5%）はMgOの生成と延性の低下を招く恐れがある。
- Fe（≤0.55％）不純物：0.3%を超えると脆いAl₃Fe金属間化合物を形成し、靭性を低下させる。厳格な管理が不可欠である。
- マンガン（≤0.45％）鉄を除去して、より害の少ないAl₆(Fe,Mn)を形成し、延性を向上させる。
- O、Zn、Ni（微量）：多孔性（O）、高温割れ（Zn）、またはガルバニック腐食（Ni）を避けるために最小限に抑えられています。
- 主な応用分野:
- 自動車軽量構造部品（エンジンシリンダーヘッド、吸気マニホールド、ピストン、ホイールハブなど）で、熱安定性と気密性が極めて重要な用途。
- 航空宇宙：高い比強度と剛性を必要とする薄肉熱交換器、ダクト、ブラケット、およびトポロジー最適化された耐荷重構造。
- 工業油圧マニホールド、ポンプハウジング、ドローンフレームなど、迅速なプロトタイピングと機能部品の製造が求められる製品。
2.3 他のアルミニウム合金粉末との比較
| 合金 | Si (%) | マグネシウム（％） | 熱処理可能？ | 引張強度（MPa） | 主な制限事項 | 最適な用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | 9～11 | 0.25～0.45 | はい（T6） | 280以上 | AlSi12Cuよりもわずかに延性が低い | 高強度で複雑な形状の部品 |
| AlSi12 | 11～13 | <0.1 | いいえ | 約220～250 | 延性が低い（5%未満）、時効硬化できない | 重要度の低い、流動性の高い部品（例：ハウジング） |
| AlSi10MgとCuの組み合わせ（例：AlSi10MgCu） | 9～11 | 0.25～0.45 | はい（より強力） | 320以上 | 亀裂発生率が高いほど、より厳格な工程管理が必要となる。 | 超高強度航空宇宙部品 |
| Al7075（粉末） | 約1.2 | 2.1～2.9 | はい | 500以上 | 極めて高い高温割れリスクがあり、150℃以上の予熱が必要です。 | 構造航空宇宙（難易度が高いため、AMでは稀） |
→ AlSi10Mgは最高のバランスを実現している。: 十分な強度、優れた加工性、信頼性を備えているため、 産業分野で最も広く採用されているアルミニウム合金 SLM （アルミニウムの金属積層造形市場におけるシェアは約70%）。
2.4 積層造形における重要な考慮事項
- 予熱熱勾配と残留応力を低減するために不可欠です。標準的なビルドプレート温度： 120～180℃ （AlSi10Mgの場合）高温（180℃以上）では、結晶粒の過剰な成長を引き起こす可能性があります。
- レーザーパラメータ:
- レーザー出力：200～400W（ファイバーレーザー、1070nm）
- スキャン速度：800～1500 mm/秒
- ハッチ間隔：90～120 µm
- 層厚：30～50 µm
- 雰囲気制御: 酸素濃度が 100 ppm 未満のアルゴン、窒素は お勧めしません （窒化アルミニウムを形成し、脆化する。）
- 後処理:
- 熱処理前に応力緩和（250℃で2～4時間）を行う。
- T6処理：540℃/2時間固溶化処理→水冷→155℃/6時間時効処理→最高の機械的特性を達成（表参照）。
- 微細な気孔を除去するために、重要な航空宇宙部品には熱間等方圧プレス（HIP）処理がオプションで適用されます。
2.5 AM（積層造形）と従来型製造法との比較における利点
- 複雑な幾何学鋳造や機械加工では不可能な、内部冷却チャネル、格子構造、トポロジー最適化部品。
- 減量最適化された設計では、30～50%の質量削減が可能（例：航空宇宙用ブラケット）。
- 迅速な反復金型製作に多くの時間を要する鋳造の場合、試作品の製作期間は数日から数週間に短縮されます。
- 材料効率: 粉末利用率が95%以上であるのに対し、ビレット加工では約50%である。
- 部品統合：複数部品からなるアセンブリ → 単一の印刷部品。
3. アプリケーション固有の使用方法
製品仕様書に明記されている通り、このAlSi10Mg粉末は、寸法複雑性、熱管理、機械的完全性が求められる高性能かつ安全性が極めて重要な部品向けに設計されています。エンジンシリンダーヘッドや吸気マニホールドなど、周期的な熱負荷や機械的負荷に耐えることが重要な自動車パワートレイン部品への適合性も高く評価されています。航空宇宙分野では、この粉末の微細な粒度分布（D50 = 30～45 µm）と高い球形度（≥0.9）により、薄肉熱交換器やトポロジー最適化構造ノードの精密な製造が可能となり、破裂圧力や疲労寿命を損なうことなく壁厚を1 mm未満にまで低減できます。さらに、厳格な不純物制限（Fe ≤0.55%、O ≤0.08%）により、製造中の欠陥形成を最小限に抑えることができます。 SLMその結果、検証済みのパラメータで加工された場合、航空宇宙材料規格を満たす部品が得られる。
4. カスタマイズサービス Forgecise
Forgecise 当社は、標準グレードから顧客固有の配合まで、あらゆる製品を網羅する包括的なアルミニウム合金粉末カスタマイズソリューションを提供しています。当社は、以下のような主流グレードをサポートしています。 AlSi10Mg、AlSi12、AlSi7Mg、AlMgErZr、
AlMnErZr、AlReまた、用途要件に応じて組成、粒度分布、球形度を調整できます。研究開発用の小ロットサンプル（1kgから）から大量生産用のトン単位の注文まで、当社の粉末は高純度、低酸素含有量（≤300 ppm）、優れた流動性を備え、さまざまなプロセスの要件を満たします。 SLM、MIM、およびLMD。
