关键词： 电弧增材制造   AZ31镁合金   显微组织   力学性能  

摘要： AZ31镁合金具有比强度高、导电导热性能好等特点,在交通运输、电子工业、航空航天等领域应用广泛。采用冷金属过渡(CMT)技术制备了具有细等轴晶粒的AZ31镁合金薄壁构件。研究了电弧摆动对电弧增材制造AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:电弧摆动可有效细化AZ31镁合金晶粒,无摆动、电弧摆动试样的平均晶粒大小分别为46.9μm、36.7μm。电弧摆动下横向拉伸试样和纵向拉伸试样极限抗拉强度分别达到216MPa和221MPa,明显优于无电弧摆动制备的试样。

关键词： 原位合金化   电弧增材制造   微观组织   力学性能  

摘要： 原位合金化是调控增材制造钛合金微观组织和力学性能的有效方法,文中研究了添加微量TiC粉末对电弧增材制造Ti-6Al-4V合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加微量TiC粉末后,Ti-6Al-4V合金中的柱状β晶粒尺寸减小,α-Ti相细化,微观组织为精细的网篮组织,抗拉强度和断后伸长率达到了1029 MPa和14.8%,分别提高了12.8%和26.5%,实现了电弧增材制造Ti-6Al-4V合金强度和塑性的协同改善.同时,沉积合金的显微硬度提高至362.9HV,相比Ti-6Al-4V合金提高了11.4%.通过电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)分析得出,TiC粉末的添加降低了沉积合金的织构强度,增加α-Ti相的取向.添加微量TiC粉末后,Ti-6Al-4V合金力学性能的提高主要归因于细晶强化和固溶强化效应,其中细晶强化是主要的强化机制.对比分析两种沉积合金的拉伸试样断口得出,Ti-6Al-4V合金的断口形貌呈现出塑性-脆性混合断裂,添加质量分数0.5%TiC粉末后,断口形貌呈现出塑性断裂.证实了TiC粉末作为电弧增材制造Ti-6Al-4V合金晶粒细化剂的潜力.

关键词： 变胞机构   电弧增材制造   优化设计   动态仿真   机械系统动力学自动分析(ADAMS)  

摘要： 为了解决电弧增材制造存在变形及微观组织形态和力学性能较差的问题,采用轧制使材料的力学性能得到极大改善.为了合理设计轧制机构,针对一种侧向轧制变胞机构进行动力学分析和优化设计,分别分析了杆件尺寸、主动件速度、弹簧刚度在变胞机构运动过程中对变胞机构的影响.首先,分析了侧向轧制变胞机构的原理,得到了机构的基本结构;然后,选取合适的设计变量初始值与边界值,确定目标函数及约束条件;最后,在机械系统动力学自动分析(ADAMS)软件中建立机构的虚拟样机模型,在一定的侧向轧制力下,以主动件的驱动力最小为优化目标进行仿真求解,得到驱动力的最优解和相应设计变量的最优值.结果表明:最小驱动力较优化前减小了15.48%,主动件速度、杆件尺寸、弹簧刚度对变胞机构的影响程度是依次减弱的.

关键词： 电弧增材制造   工艺参数   5356铝合金   微观组织   力学性能  

摘要： 通过表面波纹度计算、微观组织观察、硬度和力学性能测试,研究了工艺参数对电弧增材制造(WAAM)5356铝合金成形质量、组织和性能的影响。结果表明,沉积电流、沉积速度、层间温度过大或过小均不利于成形。随着沉积电流从70 A增大到100 A,5356铝合金的晶粒尺寸和孔隙倾向逐渐增大,硬度下降。当沉积电流为85 A时,Al5356的组织较为均匀,沉积层间熔合良好,综合力学性能最好。确定了适合沉积5356铝合金薄壁件的工艺参数:沉积电流为85 A、沉积速度为4 mm/s、层间温度为100~150℃。

关键词： 电弧增材制造   马氏体时效钢   偏析   显微组织   力学性能  

摘要： 研究了固溶温度对电弧增材制造马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:经过固溶和时效处理后,电弧增材制造马氏体时效钢枝晶间偏析区域形成了逆变奥氏体。随着固溶温度升高,时效处理后产生的逆变奥氏体面积分数减少,尺寸减小,这是由于固溶温度升高加快了枝晶间合金元素的扩散,从而降低了枝晶间奥氏体稳定化元素的偏析程度。与堆积态相比,经过固溶和时效处理后电弧增材制造马氏体时效钢强度大幅增加的同时断后伸长率几乎不变。这是由于单个逆变奥氏体晶粒内从心部到边缘机械稳定性梯度分布、不同逆变奥氏体晶粒之间机械稳定性存在差异,在拉伸应变增加过程中,不同机械稳定性的逆变奥氏体晶粒从边缘到心部依次发生形变诱导马氏体相变,产生“广谱的”相变诱导塑性效应,协调塑性变形。固溶温度增加,时效处理后的电弧增材制造马氏体时效钢强度和断后伸长率略微降低,这是由于固溶温度增加导致逆变奥氏体面积分数和机械稳定性降低,延长加工硬化阶段的能力下降,造成强度降低;同时逆变奥氏体面积分数降低在拉伸载荷下产生的相变诱导塑性效应减弱,导致断后伸长率略微降低。

关键词： 增材制造   Inconel 625   微观组织  

摘要： 采用MIG电弧增材制造技术制备了Inconel 625合金堆焊层,利用高速摄像系统观察研究镍基合金熔滴过渡特征与熔池行为,并对堆焊层不同位置的微观组织、析出相组成及分布规律进行了分析。结果表明,堆焊层微观组织结晶形态以具有一定方向性的柱状枝晶为主,底部为细小胞状晶,随着堆焊层数增加,枝晶主干变得粗大并带有二次枝晶;堆焊层由γ-Ni固溶体、亮白色不规则Laves相及黑色颗粒状MC碳化物组成;不同位置析出相的分布特征也不相同,在堆焊层底部与顶部Laves相呈弥散分布,而中上部Laves相以链条状沿枝晶生长方向分布。显微硬度表明,堆焊层下部区域硬度相对较高,沿堆积方向整体呈降低趋势。

关键词： 舰船   电弧增材制造   振动   碳钢   形貌   性能  

摘要： 为探究电弧增材制造技术上舰制造的可行性,将电弧增材制造设备置于振动平台上,并利用正弦振动模拟舰船振动环境,进行ER50-6碳钢沉积实验,研究大型舰船常见的振动范围(频率为5~25 Hz)内,垂向振动对电弧增材制造设备振动特性及成形件形貌、组织和性能的影响。研究结果表明,受到外部垂向振动的影响,电弧增材制造设备的焊枪和基板会发生差异性地振动,从而导致成形过程中电弧和熔池不稳定、熔滴发生偏离、传热凝固行为改变,使得电弧增材制造成形件的形貌、组织和性能发生变化。无振动成形试样平均晶粒尺寸为7.46μm,抗拉强度、下屈服强度和延伸率分别为495 MPa、370 MPa和29.87%;与之相比,不同振动工况下成形试样的平均晶粒尺寸在5.71μm到8.53μm之间,抗拉强度490~500 MPa,屈服强度370~385 MPa,延伸率29.17%~34.57%,所有顺利成形的试样均能满足性能要求;但有些振动会导致成形件外观形貌恶化甚至无法顺利成形,从而达不到生产制造要求,这是未来实现电弧增材制造上舰制造需解决的最大难题。

关键词： 电弧增材制造   焊丝熔化   熔滴过渡   仿真分析  

摘要： 基于动网格和多物理场耦合技术,建立了焊丝熔化和熔滴过渡的热流耦合数学模型。研究了焊丝熔化形成熔滴、熔滴与基板的接触和铺展、熔融金属桥形成和拉断过程。分析了熔滴在送丝过程中的温度变化、熔滴和熔池的速度变化、熔滴传质过程中的体积变化。结果表明,熔滴尺寸、形状与实验结果可较好吻合,最终转移至基板表面熔融铝的体积约占熔滴总体积的80%。

关键词： 丝粉协同电弧增材制造   增强相   微观组织   显微硬度   耐磨损性能  

摘要： 机械刀具在农用机械、轨道交通等领域中应用广泛。基于热源和耐磨层增强相体积分数要求,建立了丝粉协同电弧增材制造系统,制备了不同送粉气体流量下的碳化钨增强铁基耐磨层,采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析耐磨层组织及成分。结果表明:送粉气体流量为8L/min时,增强相体积分数为60%,耐磨层由α-Fe基体、WC和W_(2)C颗粒以及Fe_(3)W_(3)C析出相组成,耐磨层基体显微硬度≥1000HV,增强相最高显微硬度为2385HV,具有优良的耐磨性。

关键词： 冷金属过渡(CMT)技术   同种金属焊接   异种金属焊接   电弧增材制造   CMT辅助手段  

摘要： 冷金属过渡(CMT)技术作为一种先进的焊接技术,因其焊接过程中较低的热输入和低飞溅等优点而得到广泛的应用。本文主要对CMT技术的历史由来、工作原理和技术优点进行简要回顾;并且罗列了各种CMT技术类别。对于CMT技术最近以来在同种金属焊接、异种金属焊接和增材制造三大领域的研究与应用的现状进行了介绍;同时介绍一些CMT辅助手段的应用。最后,对CMT技术未来发展前景提出了一些建议。