关键词： 镁合金   电弧熔丝增材   沉积参数   微观组织   力学性能  

摘要： 镁及其合金因其轻质特性,在汽车、航空和航天等多个领域被广泛应用。电弧熔丝增材制造(WAAM)技术因其经济性、高沉积效率和高材料利用率而备受青睐。基于冷金属过渡(CMT)技术制备了WAAM AZ31镁合金单道薄壁构件。重点探讨了沉积参数对AZ31镁合金构件的成型性、组织和力学性能的影响。结果表明:电弧电流与沉积速度有一定的匹配性,也共同影响热输入,热输入过大或过小都会影响WAAM AZ31镁合金构件的成型质量;选择电弧电流为90 A、电压为12.3 V、送丝速度为6.2 m/min、沉积速度为7.5 mm/s的工艺参数,可以获得更细晶粒和更弱织构强度,同时展现最佳力学性能,具体为屈服强度约96 MPa、抗拉强度约201 MPa、伸长率约12%。

关键词： 电弧熔丝增材制造   低合金高强度钢   耐腐蚀性   粒状贝氏体   腐蚀形貌   动电位极化曲线   电化学阻抗谱  

摘要： 文章采用电弧熔丝增材制造技术填充自制丝材制备的沉积态低合金高强度钢,通过显微组织分析、浸泡试验、腐蚀形貌分析、失重测试、动电位极化曲线与电化学阻抗谱分析与921A钢进行对比。结果表明,沉积态钢显微组织为粒状贝氏体与多边形铁素体组成的复相组织。粒状贝氏体中的富碳M/A组元与基体铁素体二者之间由于电位差形成腐蚀微电池,腐蚀形貌表现为许多粒状凸起。沉积态钢和921A钢在浸泡过程中,自腐蚀电位负移,耐蚀性下降;腐蚀电流密度增大,腐蚀速率加快;容抗弧半径逐渐减小,等效电阻相应减小。浸泡腐蚀速率最终为0.262 mm/a和0.203 mm/a。在各阶段沉积态钢的耐蚀性能均略差于921A钢试样,这是由于921A钢的Cr、Ni、Si等元素含量均较高,且微观组织晶粒更加均匀细小。

关键词： FeNi36合金   电弧增材   微纳力学性能   各向异性   微观组织  

摘要： 采用电弧增材制造方法制备了FeNi36合金直壁构件,研究了其宏观力学性能、微观组织结构以及微纳力学性能。结果表明:由于增材制造过程中独特的热效应以及凝固过程中联生结晶、晶粒的竞争生长与择优生长导致形成了跨多层连续的柱状组织。直壁构件的维氏硬度为165~200 HV,超过了铸态殷瓦合金硬度,抗拉强度为481~512 MPa,达到了热轧状态的殷瓦合金性能。枝晶内与枝晶间的纳米力学硬度与断裂韧度相差较大,软硬相共存与柱状组织共同导致了拉伸性能的各向异性。

关键词： 原位轧制   电弧增材   高强度低合金钢   微观组织   力学性能  

摘要： 研究采用低合金钢焊丝,通过电弧熔丝结合原位轧制(HR-WAAM)复合增材技术对42CrMo电机轴进行修复,并利用电子背散射衍射(EBSD)等方法系统研究了原位轧制和热循环效应对增材修复高强度低合金(HSLA)钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,引入原位轧制后,原奥氏体晶粒尺寸由457.7μm减小至68.1μm,变形组织和再结晶组织的占比分别增加了27%和13%。逐层沉积过程中的热循环效应可进一步促进材料的亚动态与静态再结晶并细化晶粒。受热循环影响的修复组织平均晶粒尺寸进一步减小至26.4μm,变形组织占比降低至11%,再结晶组织占比增长至31%。经过原位轧制和热处理后,HR-WAAM样品的屈服强度、抗拉强度和总延伸率分别提高至934 MPa、1002 MPa和10.8%,其综合力学性能优于42CrMo母材。本研究成果为HR-WAAM技术在轨道交通轴类零部件高性能修复领域的应用提供了理论依据和数据参考。

关键词： 铝合金   ZL205A   壳体   电弧增材制造  

摘要： 针对薄壁高强度铝合金壳体产品的制造技术需求,开展了ZL205A铝合金电弧增材制造工艺及力学性能研究。结果表明,当ZL205A铝合金电弧增材制造工艺为:送丝速度6~9 m/min、增材速度0.01~0.02 m/s、电压130%~140%时可获得成形形貌良好、内部组织均匀的ZL205A壳体样件。采用固溶+时效热处理工艺,即固溶温度540℃、固溶时间600 min、淬火温度40℃、时效温度160℃、时效时间240 min,样件抗拉强度达到444~455 MPa,伸长率达到9%~10%,获得了良好的综合力学性能。

关键词： 电弧熔丝增材制造   铜合金   金相组织   力学性能  

摘要： 文章介绍了电弧熔丝增材制造可分为熔化极惰性气体保护焊(GMAW)、钨极惰性气体保护焊(TIG)以及等离子电弧焊(PAW)增材制造技术3类,3类技术制备铜合金时各有优劣,而基于GMAW改进的冷金属过渡技术(CMT)则由于其优势被采用最多。电弧熔丝增材制造技术制备的铜合金组织与性能存在明显各向异性,通过热处理、低温处理等后处理工艺可进行一定程度的改善。电弧熔丝增材制造技术制备铜合金未来还需要在复合电弧增材制造工艺、组织与性能改善、材料类型-工艺-内部缺陷之间影响关系等方面进行深入研究。

关键词： 电弧增材制造   纵向磁场   焊道形貌   熔池流动模式   边缘流淌抑制  

摘要： 为了探索纵向磁场对电弧增材制造边缘焊道流淌的影响规律,通过纵向磁场辅助电弧增材制造模拟和实验,对比分析了纵向磁场对焊道形貌的影响,探索了电弧增材制造中的边缘焊道流淌纵向磁场抑制方法.实验结果表明:纵向磁场通过与焊接电流相互作用产生洛伦兹力搅拌熔池,可以推动熔池发生环向流动;正向磁场可以使熔池后端在凝固后致使焊道向被搭接方向偏斜,改变焊道形貌对称性;在1.67倍单位时间质量输入(即60%正常行走速度熔积)下,纵向磁场可以显著抑制边缘焊道成形时的熔池外溢与流淌.

关键词： 电弧增材   数值模拟   变形   应力  

摘要： 利用瞬态热源、热循环曲线、全热循环、固有应变4种算法，依次对电弧增材典型框体构件变形和应力进行模拟，分析不同算法下的预测精度与计算效率。研究结果表明：瞬态热源算法预测的最大变形位置为框体顶部4个边角处，应力主要集中分布在框体拐角及顶部区域，与实验结果吻合良好，特征点变形与应力的预测精度分别为96.59%与95.01%，计算时间为326h；热循环曲线算法的预测精度与瞬态热源算法相当，但计算时间缩短至117h，预测的变形云图及应力曲线与实验结果吻合较好；相较于前两种算法，全热循环和固有应变算法对特征点变形的预测精度较低，分别为85.68%和65.86%，预测的变形云图与实验结果存在较大差异，可信度较低，但计算时间分别缩短至4h和2h，效率显著提高。

关键词： 增材制造   熔滴复合电弧沉积   组织演变   外延生长   铝合金  

摘要： 金属增材制造可实现铝合金构件高性能一体化成形,其中熔滴复合电弧增材是一种高效、低成本的增材工艺。为了揭示其沉积过程中微观组织生长演变规律,从而优化工艺提升构件力学性能,本工作研究了2319铝合金沉积过程中的温度场分布、微观组织演化以及外延生长特性。首先,通过有限元结合生死单元法计算沉积过程中温度场并提取熔池不同位置的凝固参数,然后代入相场模型实现跨尺度耦合获得熔池不同位置微观组织生长演变过程,发现在熔池底部和中部区域形成柱状晶结构,在中上部出现从柱状晶向等轴晶转变的现象。同时在相场模型中引入取向偏差角,研究凝固过程外延生长特性,结果表明,取向偏差角越大,对枝晶形貌影响越明显,在竞争生长中越容易淘汰。金相分析显示从沉积层底部到上部,微观组织经历了从柱状晶到等轴晶的转变过程,并且柱状晶存在外延生长现象,与模拟结果吻合较好。

关键词： 电弧增材制造   N50不锈钢   低温力学性能   枝晶间距   夹杂物  

摘要： 为解决N50制造成本居高不下,且传统减材加工方式的材料利用率低的问题。采用加工速度快、材料利用率高的TIG电弧增材制造技术制备N50不锈钢,并研究不同增材高度下增材体的显微组织、夹杂物分布、显微硬度和77 K力学性能。研究发现,TIG增材技术能制造出完全由奥氏体晶粒组成的N50不锈钢,增材体的77 K屈服强度、抗拉强度及断后伸长率随高度增加而降低,显微硬度也逐渐降低。分析表明,增材体高度的增加影响冷却速度和夹杂物的分布,上层冷却速度降低导致上层枝晶间距较大,且上层夹杂物尺寸和数量均多于下层,这些因素共同影响了材料的低温塑韧性。