关键词： 马氏体时效钢   超声冲击   电弧增材制造   微观组织   力学性能  

摘要： 针对电弧增材制造马氏体时效钢存在粗大树枝晶微观特征导致较差力学性能的现象，采用超声冲击辅助电弧增材制造18Ni-350马氏体钢直壁体，研究超声冲击对微观组织、力学性能的影响。结果表明，超声冲击可以抑制粗大树枝晶形成，改变晶粒生长形态，细化晶粒。相比于直接沉积试样，超声冲击辅助试样中奥氏体的含量几乎不变，但其尺寸明显减小并更均匀。除此之外，直接沉积试样观察到Ni3Ti的析出相，而超声冲击试样中未观察到析出相。经过固溶时效热处理后，超声冲击件的微观组织产生再结晶现象，其横向、纵向抗拉强度分别达到2 079.5 MPa和2 109.5 MPa，极限伸长率达到6.95%。超声冲击试样的力学性能要优于直接沉积件，超声冲击对时效硬化响应效果更为显著。

关键词： 多丝电弧增材制造   功能梯度材料   高熵合金   金属间化合物  

摘要： 多丝电弧增材制造技术具有成本低、效率高等优势，尤其在成分设计与调控方面具有高度的灵活性，成为制备大型金属结构件的主流技术之一。多个丝材（同种或异种）同时进给，在熔池中实现原位合金化，该方法为复杂成分的先进金属材料的制备过程提供了可行性路径。本文论述了国内外多丝电弧增材制造制备高性能钛合金、铝合金、不锈钢等传统材料以及功能梯度材料、高熵合金、金属间化合物等先进金属材料的研究进展。针对多丝电弧增材制造成形构件微观组织不均匀、力学性能存在各向异性以及成形精度不足等问题进行讨论。提出了建立多丝电弧增材制造工艺窗口、多种工艺耦合以及建立成形过程监测和控制系统等发展方向，为多丝电弧增材制造工艺改进与发展提供理论依据。

关键词： 电弧熔丝增材制造   层间强制冷却   数值模拟   温度场   流场   钛合金  

摘要： 电弧熔丝增材制造(wire arc additive manufacturing,WAAM)工艺具有设备成本低、制造效率高等优势,广泛应用于航空航天、舰船、武器装备等制造领域,但沉积过程中的热积累容易导致结构成形效率、成形精度及成形质量下降。而层间强制冷却可以有效控制材料的沉积形貌和性能。采用数值模拟方法研究了不同冷却条件下电弧熔丝增材制造钛合金的熔池温度场和流场,分析了层间强制冷却对增材钛合金熔池的影响。结果表明,层间强制冷却可以有效降低熔池的预热温度,缓解材料沉积过程中的热量积累,降低熔池流体流动速度,从而限制流体的流动范围,影响熔池尺寸成形。

关键词： 电弧增材制造   制造工艺   成形质量   机械性能  

摘要： 电弧增材制造技术是近年来发展迅速的一种新型金属材料的3D打印技术,具有成形速度快、生产效率高、不受产品尺寸和形状限制的优点。文中对比了常见的几种增材制造技术的特点,分析了几种典型电弧增材制造系统以及增减材一体化系统,综述了电弧增材制造新工艺,认为增材制造过程中的堆积电流和电压、送丝速度、堆积速度、层间温度控制等都会对最终产品的成形和质量有影响,并展示了电弧增材制造技术在多个领域的成功应用。最后,对电弧增材制造技术在未来的发展给出了展望。

关键词： 电弧增材制造   多丝   铝合金   熔滴过渡  

摘要： 航空航天事业的快速发展对高强度且轻量化的铝合金材料提出了更高需求,但是由于这些合金的自身物理特性,存在焊丝制备困难的问题,因此采用多丝电弧增材制造方法合成目标合金材料引起了越来越多学者的关注。同时为了得到组织均匀、性能稳定的产品,通过在线监测实现增材过程的调控也是一大难点。本文介绍了近年来众多学者在过程检测及控制、熔滴过渡调控和微观组织等方面做出的努力,总结了多丝电弧增材制造所存在的问题及面临的挑战,并对未来的研究目标及发展前景进行了分析。

关键词： AZ61镁合金   电弧增材制造   力学性能   腐蚀性能  

摘要： 镁及镁合金具有高比强度、低密度、可降解性、与人体相似的弹性模量以及良好的生物相容性等优势,而被认为是生物医学领域极具应用潜力的材料。然而,镁合金较差的力学性能和耐腐蚀性能限制了其进一步的应用。采用钨极气体保护焊(TIG)电弧增材制造工艺制备了AZ61镁合金试样,研究了该合金的力学性能和其在模拟人体体液(SBF)中的耐腐蚀性能。结果表明,增材镁合金试样的极限抗拉强度为278.5 MPa,延伸率为30.78%,增材镁合金在SBF中的腐蚀电流密度为2.827×10^(-6) A/cm^(2),较铸态镁合金降低了两个数量级。增材制造的镁合金试样不仅具有优异的力学性能,同时在SBF中展现出良好的耐蚀性。

关键词： Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金   电弧增材修复工艺   显微组织   力学性能  

摘要： 针对Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金焊丝,分别采用脉冲CMT(CMT-P)、脉冲MIG(MIG-P)与变极性TIG(TIG-V)对轨道交通常用5083铝合金材料进行修复,对比研究不同电弧增材工艺修复样件的微观组织及力学性能。结果表明:Al-Mg-Sc-Zr高强铝合金焊丝在三种电弧增材修复工艺下均能形成细小的等轴晶组织,且焊缝区分布着大量Al3(Sc,Zr)粒子,这些粒子能够有效细化晶粒尺寸并提高力学性能。修复样件抗拉强度均可达母材强度的90%以上,其中,CMT-P热输入最小,基体强度受热输入影响损失最小,仅1.3%,修复的5083铝合金抗拉强度为293 MPa,达到母材强度的94%;TIG-V及MIG-P热输入相对较大,修复后抗拉强度分别为283 MPa、290 MPa,但基材强度受热影响损失较大,分别为16%、8.7%。

关键词： 电弧增材制造   耐磨钢   性能  

摘要： 通过电弧增材制造技术制备耐磨钢试样,试样焊缝宽度均匀,焊缝铺展性能良好,结合强度高,无内部缺陷,具有良好的成形性,金相组织分析证实主要是铁素体。样品的显微硬度在横向和纵向上是均匀分布的,分别等于464.7HV0.2和482.4HV0.2。拉伸强度、伸长率和夏比冲击分别等于945.3MPa、4.3%和5J,力学性能优良。通过摩擦实验发现,其摩擦系数可达到10^(-7)~10^(-8)数量级,具有良好的耐磨性。

关键词： 电弧增材制造   TC4合金   热处理   微观组织   力学性能  

摘要： 电弧增材制造(WAAM)TC4钛合金相比传统制造工艺具有成本低,沉积速率高等优势,应用前景广阔。然而电弧沉积过程会使材料微观组织结构不均匀、产生残余应力,造成其力学性能的各向异性,故需采用合适的热处理工艺以消除不利影响、进一步满足使用性能要求。本文综述了近年来国内外关于热处理调控电弧增材制造TC4合金组织性能方面的相关文献,全面分析了热处理对TC4合金等轴晶形成及细化的影响机制,讨论了热处理工艺对TC4合金强度、塑性、硬度、疲劳、抗蠕变等力学性能的影响因素与作用机理,最后对WAAM热处理工艺对调控TC4合金组织和性能的研究进行了展望。

关键词： 电弧增材制造   增减材复合制造   焊道下塌现象   工序规划  

摘要： 电弧增减材复合制造过程存在复杂的层积效应和热效应，可制造性受多种因素影响，难以有效评估，导致工序规划难且效率低。为解决上述问题，提出一种考虑焊道下塌现象的电弧增减材复合制造工序规划方法。研究了电弧增材不同区域成形质量与堆积高度间关系规律，构建基于水平集的目标零件和加工工具的隐式模型，提出基于分割面高度矩阵的初步加工序列构建方法，建立刀具干涉碰撞和零件成形效果评估方法，研发了基于粒子群优化算法的加工工序优化模型。通过仿真和实验验证了新方法的性能。研究结果表明，新方法能获得有效的电弧增减材工序交替方案，相比于传统规划方法效率更高，且更适合于电弧增材过程。