关键词： 高锰奥氏体低温钢   电弧增材制造   力学性能   拉伸各向异性   周期结构  

摘要： 本文系统研究了电弧增材制造(WAAM)高锰奥氏体低温钢的拉伸性能各向异性与其微观组织特征的内在联系。通过对WAAM三维墙体进行多方向拉伸试验和组织表征,结果表明,所制备的墙体虽在各方向均表现出优异的强塑性(抗拉强度均超过600MPa,延伸率均大于35%),但存在显著的力学性能各向异性。其中,垂直于构建方向的截面上,横向与纵向试样的抗拉强度差异最大,达到8.8%。研究证实,柱状晶的择优生长是造成该各向异性的主导因素,而由沉积区与搭接区形成的周期性异质结构是次要因素。其中,搭接区因晶粒细小、织构较弱及加工硬化能力不足而成为力学薄弱区,导致应变局部化并优先萌生断裂。

关键词： 增材连接   变形调控   角变形   预变形  

摘要： 增材连接是大型钛合金构件增材制造的主要方法之一，然而增材连接变形严重影响大型构件的尺寸精度。为了实现增材连接构件变形的有效控制，本研究基于WAAM-TIG增材连接技术，采用数值模拟方法研究了连接区的坡口角度、厚度等因素对连接构件变形的影响，建立了增材连接变形预测模型，实验结果与预测模型的结果偏差不大于5%，验证了模型的可靠性。基于增材连接变形预测模型，对比了有无预变形对增材连接构件成形精度的影响，结果表明，预变形使得连接试样的角变形减少了92.6%，有效地提高了增材连接构件的尺寸精度。

关键词： 电弧增材制造   镁合金   电化学腐蚀  

摘要： 镁合金具有质轻、比强度高、综合力学性能优、储氢能力和生物相容性好等优点，并因此备受瞩目。然而，镁合金的化学性质活泼，传统的成形工艺（如铸造、塑性变形等）难以获得满意的控形-控性效果。为此，该文系统研究了电弧增材镁合金的成形工艺、组织性能和改性方法，以实现镁合金复杂构件的一体化成形。实验结果表明：电弧增材制造工艺参数对熔宽的影响由大到小依次为送丝速度（wire feed speed）Vf、焊接速度（welding speed）Vw、焊接电压V，对余高的影响由大到小依次为Vw、V、Vf，对接触角的影响由大到小依次为V、Vw、Vf，其中Vw和Vf的交互作用对余高的影响明显。在确定上述工艺参数后，该研究制备了组织均匀、性能优良的AZ91D镁合金薄壁构件。金相分析表明，与铸态镁合金相比，电弧增材镁合金的晶粒更小，β-Mg17Al12相的分布更均匀，以层片状的二次β-Mg17Al12析出相为主，力学性能和抗腐蚀性能更好。该研究填补了镁合金电弧增材制造领域的研究空白，为其工艺优化和实际应用提供了理论支持和实践指导。

关键词： 高熵合金   双丝   药芯丝   电弧增材制造  

摘要： 采用异质双药芯丝作为填充材料，通过电弧增材制造技术制备了双相Al2CoCr2Fe4Ni4高熵合金单壁墙，研究了成形件的微观组织和力学性能特征。结果表明，沉积件组织为典型枝晶和枝晶间结构，枝晶间组织出现调幅编织结构，并且沿沉积方向从底部到顶部越来越细小。沉积件显微硬度沿沉积方向呈增大趋势，平均硬度为441HV；横向抗拉强度为1236 MPa，伸长率为2.3%；纵向抗拉强度为1222 MPa，伸长率2%，表现出良好的综合力学性能。

关键词： 铜合金   低合金钢   电弧增材制造   界面  

摘要： 铜/钢异种合金筒体是舰船上阀体的阀-管连接关键部位，其重要功能是防止阀体腐蚀破损。采用冷金属过渡电弧增材制造铜/钢异种合金筒体，对电弧沉积钢、铜合金及钢/铜异种合金界面的组织进行了观察，测量了其力学性能与耐腐蚀性能。结果表明：铜侧由α-Cu相与的β′相组成，钢侧由细小的铁素体和少量珠光体组成，铜/钢界面未发现裂纹缺陷，但存在3 μm宽度的铜/钢界面过渡区域。铜合金比钢具有优越的耐腐蚀性能，浸泡时间720 h后，铜合金的质量失重仅为2.41 mg，远低于钢的21.5 mg的失重。铜/钢异种合金断裂强度为187 MPa，断裂发生在铜合金一侧，铜/钢异种合金界面结合强度较高。电弧增材制造出了铜/钢异种合金筒体构件，具有较高的成形精度。

关键词： 轻量化   商用车   横梁   电弧增材  

摘要： 为满足商用车行业轻量化、小批量、大尺寸结构件制造场景下的低成本、高效率需求，克服传统制造工艺的模具限制，探究了电弧增材制造（WAAM）在商用车行业的应用可行性，从数模处理、增材控形、样件静态性能及经济性对比4个方面，基于某商用车铝合金轻量化横梁开展WAAM工艺技术研究，成功打印商用车行业首例铝合金电弧增材横梁样件。通过优化数模、分区打印、焊接参数与层间温度调控，确保横梁样件尺寸精度达±2.5 mm且无质量缺陷，相较于传统铸造工艺，WAAM的单件试制成本可降低59.5%，制件效率提升51.7%。

关键词： 电弧增材制造   钢/铅双金属结构   熔滴沉积   金属间化合物  

摘要： 针对目前国防装备领域钢/铅粘结结构存在的粘结层易脱落、强度退化等问题，本文提出一种将熔滴沉积技术与倾斜钨极惰性气体（tungsten inert gas， TIG）焊接电弧相结合的熔滴复合电弧增材制造新方法，以实现钢/铅结构的直接冶金结合。为检验钢/铅双金属结构成形试样的界面结合状态，开展了界面组织结构及力学性能表征测试。结果表明，钢/铅界面近熔池区域形成了Fe-Sn/Fe-Sb系金属间化合物（intermetallic compounds， IMC），其IMC厚度从熔池中心向边缘非线性递减，熔池区域达到硬度峰值746HV；拉剪试样断裂位于铅合金侧，表明界面结合优异，最高剪切强度达49.6 MPa，高于工程应用标准（10 MPa）；失效分析发现断口呈现韧-脆性混合断裂特征，裂纹可能萌生于IMC层微孔聚集区以及界面残余应力集中区。

关键词： 钛合金   电弧增材制造   卷积神经网络   形貌缺陷预测  

摘要： 针对钛合金电弧增材制造(WAAM)成形过程中的缺陷问题,分析成形中的咬边、孔洞、球化等形貌缺陷。首先探索试验中的工艺参数与缺陷的关联性,得到各个缺陷对应的工艺参数范围;再通过深度学习来诊断钛合金电弧增材制造成形过程中的缺陷,对咬边、孔洞、球化等形貌缺陷进行分类识别和预测。通过搜索法获取一定范围内的训练最佳超参数,对比四种不同的新型卷积神经网络架构(CNN)的分类性能,利用图像增强对成形过程的4404张缺陷图像进行分类识别训练;发现ConvNeXtV2模型分类准确率达99.06%,且训练时间与训练参数最少,综合表现性能最好,图片识别预测时间为4.03 ms,表明其能够用于后续的反馈控制,以达到提高钛合金电弧增材制造成形质量的目标。