This study shows that AlSi10Mg parts with an extremely fine microstructure and a controllable texture can be obtained through selective laser melting (SLM). Selective laser melting creates complex functional products by selectively melting powder particles of a powder bed layer after layer using a high-energy laser beam. The high-energy density applied to the material and the additive character of the process result in a unique material structure. To investigate this material structure, cube-shaped SLM parts were made using different scanning strategies and investigated by microscopy, X-ray diffraction and electron backscattered diffraction. The experimental results show that the high thermal gradients occurring during SLM lead to a very fine microstructure with submicron-sized cells. Consequently, the AlSi10Mg SLM products have a high hardness of 127 ± 3 Hv0.5 even without the application of a precipitation hardening treatment. Furthermore, due to the unique solidification conditions and the additive character of the process, a morphological and crystallographic texture is present in the SLM parts. Thanks to the knowledge gathered in this paper on how this texture is formed and how it depends on the process parameters, this texture can be controlled. A strong fibrous 〈1 0 0〉 texture can be altered into a weak cube texture along the building and scanning directions when a rotation of 90° of the scanning vectors within or between the layers is applied.

The present work shows that optimization of mechanical properties via heat treatment of parts produced by Selective Laser Melting (SLM) is profoundly different compared to conventionally processed Ti6Al4V. In order to obtain optimal mechanical properties, specific treatments are necessary due to the specific microstructure resulting from the SLM process. SLM is an additive manufacturing technique through which components are built by selectively melting powder layers with a focused laser beam. The process is characterized by short laser-powder interaction times and localized high heat input, which leads to steep thermal gradients, rapid solidification and fast cooling. In this research, the effect of several heat treatments on the microstructure and mechanical properties of Ti6Al4V processed by SLM is studied. A comparison is made with the effect of these treatments on hot forged and subsequently mill annealed Ti6Al4V with an original equiaxed microstructure. For SLM produced parts, the original martensite α′ phase is converted to a lamellar mixture of α and β for heat treating temperatures below the β-transus (995 °C), but features of the original microstructure are maintained. Treated above the β-transus, extensive grain growth occurs and large β grains are formed which transform to lamellar α + β upon cooling. Post treating at 850 °C for 2 h, followed by furnace cooling increased the ductility of SLM parts to 12.84 ± 1.36%, compared to 7.36 ± 1.32% for as-built parts.

The diversity of (potential) applications using shape memory alloys (SMA), apart from the medical field, becomes quite large. Classic categories such as free recovery, actuators, constrained recovery, pseudo-elasticity or damping require further specifications. For example, micro-actuators, smart materials or active damping, can be all classified as actuator applications, but each of those items demands specific functional performance, dimensions and processing. Furthermore, success for applications can only be realised in so far those materials offer also a price-competitive advantage relative to other functional materials or mechanical designs. This competition requires perfect control of the material performance. It is known that especially Ni–Ti alloys can be tuned relatively easy to some specific requirements of the envisaged application: hysteresis, transformation temperatures, damping capacity. At the other side little is known on recovery stresses, wear resistance, fracture mechanics, fatigue … In this paper we would like to stress the need for further exploration of the 4P-relation: principles–properties–processing–products as well in companies as in universities or other research laboratories. This will be illustrated by describing some actual applications indicating why they are successful, other applications why they failed and still others that can only be realised if some further, probably possible, material improvement can be realised.

Selective Laser Melting (SLM) is an Additive Manufacturing (AM) technique in which a part is built up in a layer- by-layer manner by melting the top surface layer of a powder bed with a high intensity laser according to sliced 3D CAD data. In this work, mechanical properties like tensile strength, elongation, Young's modulus, impact toughness and hardness are investigated for SLM-produced AlSi10Mg parts, and compared to conventionally cast AlSi10Mg parts. It is shown that AlSi10Mg parts with mechanical properties comparable or even exceeding to those of conventionally cast AlSi10Mg can be produced by SLM.

An in-situ nano-TiB2 decorated AlSi10Mg composite (NTD-Al) powder was fabricated by gas-atomisation for selective laser melting (SLM). Fully dense and crack-free NTD-Al samples were produced using SLM. In contrast to the NTD-Al powder without cell-like microstructure, the SLMed NTD-Al had a textureless microstructure, consisting of fine grains and cells, with well dispersed nano-TiB2 particles inside the grains and rod-like nano-Si precipitates inside the cells. Both nano-TiB2 particles and nano-Si precipitates exhibited a highly coherent interface with the Al matrix, indicative of a strong interfacial bonding. The formation of this microstructure was attributed to the sequential solidification of non-equilibrium and eutectic Al-Si upon rapid cooling during SLM. As a result, the SLMed NTD-Al showed a very high ultimate tensile strength ∼530 MPa, excellent ductility ∼15.5% and high microhardness ∼191 HV0.3, which were higher than most conventionally fabricated wrought and tempered Al alloys, previously SLMed Al-Si alloys and nano-grained 7075 Al. The underlying mechanisms for this strength and ductility enhancement were discussed and a correlation between this novel microstructure and the superior mechanical properties was established. This study provides new and deep insights into the fabrication of metal matrix nanocomposites by SLM from in-situ pre-decorated composite powder.

Selective laser melting (SLM) makes use of a high energy density laser beam to melt successive layers of metallic powders in order to create functional parts. The energy density of the laser is high enough to melt refractory metals like Ta and produce mechanically sound parts. Furthermore, the localized heat input causes a strong directional cooling and solidification. Epitaxial growth due to partial remelting of the previous layer, competitive growth mechanism and a specific global direction of heat flow during SLM of Ta result in the formation of long columnar grains with a 〈1 1 1〉 preferential crystal orientation along the building direction. The microstructure was visualized using both optical and scanning electron microscopy equipped with electron backscattered diffraction and the global crystallographic texture was measured using X-ray diffraction. The thermal profile around the melt pool was modeled using a pragmatic model for SLM. Furthermore, rotation of the scanning direction between different layers was seen to promote the competitive growth. As a result, the texture strength increased to as large as 4.7 for rotating the scanning direction 90° every layer. By comparison of the yield strength measured by compression tests in different orientations and the averaged Taylor factor calculated using the viscoplastic self-consistent model, it was found that both the morphological and crystallographic texture observed in SLM Ta contribute to yield strength anisotropy.

Selective Laser Melting (SLM) is an Additive Manufacturing process in which a part is built in a layer by layer manner. A laser source selectively scans the powder bed according to the CAD data of the part to be produced. The high intensity laser beam makes it possible to completely melt the metal powder particles to obtain almost fully dense parts. In this work, the influence of process parameters in SLM (e.g. scan speed and layer thickness) and various age hardening treatments on the microstructure and mechanical properties of 18Ni-300 steel is investigated. It is shown that almost fully dense parts with mechanical properties comparable to those of conventionally produced maraging steel 300 can be produced by SLM.

Selective laser melting (SLM) is an additive manufacturing process in which functional, complex parts are produced by selectively melting consecutive layers of powder with a laser beam. This flexibility enables the exploration of a wide spectrum of possibilities in creating novel alloys or even metal–metal composites with unique microstructures. In this research, Ti6Al4V-ELI powder was mixed with 10 wt.% Mo powder. In contrast to the fully α′ microstructure of Ti6Al4V after SLM, the novel microstructure consists of a β titanium matrix with randomly dispersed pure Mo particles, as observed by light optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Most importantly, the solidification mechanism changes from planar to cellular mode. Microstructures after heat treatment indicate that the β phase is metastable and locate the β transus at ∼900 °C, and tensile properties are equal to or better than conventional β titanium alloys.

Selective Laser Melting (SLM) of conventional aluminium alloys has mainly been restricted to casting alloys, such as AlSi10Mg and AlSi12. Despite the challenges of processing aluminium alloys via SLM, like the high reflectivity, high conductivity and its reactivity with oxygen, these alloys are relatively easy to process with Additive Manufacturing (AM) because they are optimized to be processed via the melt. In this research, SLM of Al7075, a strong wrought alloy, is shown to lead to suboptimal density and microcracking. The alloy was tailored by adding 4% Silicon which increased the density to 99%. Moreover, the microcracks were significantly reduced by the grain refining effect caused by the addition of silicon. In addition, the hardness of the SLM processed Si-added Al7075 alloy can be improved by proper heat treatments. As such, this work provides new insights for producing high strength aluminium alloys by AM.