关键词： 电弧增材制造   304LN不锈钢   微观组织   力学性能  

摘要： 文中采用电弧增材制造技术加工得到304LN不锈钢,并对其微观结构和力学性能进行研究。用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对材料的微观组织进行观察;对试样进行单轴拉伸力学性能试验,同时选取传统铸造工艺得到的304LN与电弧增材制造的304LN的微观组织和力学性能进行对比。结果表明:电弧增材制造(WAAM)技术加工得到的304LN层与层之间存在晶轴晶区的过渡层,1%左右的球状铁素体均匀分布在奥氏体基体上,并存在晶内和晶界2种铁素体,与传统铸造304LN相比,电弧增材制造的304LN奥氏体基体晶粒更大且为柱状晶,电弧增材制造的304LN具有明显的[001]织构,这导致了电弧增材制造的304LN弹性模量远低于铸造等传统方式制造的304LN不锈钢的。

关键词： 电弧增材制造   铝基复合材料(AMCs)   TiC   微观组织   力学性能  

摘要： 在金属材料中引入第二相粒子是提高金属材料力学性能的重要手段之一。本文提出一种Al6061铝箔包裹TiC和Al6061的混合粉末形成一种特殊填料焊丝的TiC/Al6061复合材料电弧增材制造的新方法,并分别研究质量分数为1%、2%和3%的TiC颗粒对制备的铝基复合材料组织与性能的影响。结果表明,TiC质量分数为3%的复合材料与基体材料相比,试样的平均晶粒尺寸由45.5μm减小到25.3μm,细化了44.4%;抗拉强度和屈服强度由148.5 MPa和118.0 MPa提升到178.1 MPa和157.3 MPa,分别提升了19.9%和33.3%;平均显微硬度由50.5HV增加至65.2HV,提升了29.1%。理论结合及试验分析表明,TiC的载荷传递强化和晶粒细化以及Orowan强化机制,是材料力学性能提高的主要原因。

关键词： 电弧增材制造   船用高强钢   微观组织特征   力学性能  

摘要： 为了研究热传导模式对800 MPa级船用高强钢增材构件组织与性能的影响,采用电弧增材制造技术在不同工艺下沉积了800 MPa级船用高强钢构件,并对其进行微观组织表征和力学性能测试.沿高度方向沉积时,构件底部主要为针状铁素体和马氏体组织,中部和顶部为块状和针状铁素体+粒状贝氏体组织,水平和竖直方向的屈服强度分别为708 MPa和652MPa,抗拉强度分别为895 MPa和831 MPa,-60℃冲击吸收能量分别为66 J和86 J;沿横向沉积时,构件的显微组织为细小的针状铁素体和板条状马氏体,屈服强度和抗拉强度分别达到929 MPa和1 020 MPa,-60℃冲击吸收能量为92 J,结果表明,800 MPa级船用高强钢增材构件的力学性能对热传导模式的敏感性较高,优化热传导模式可以明显提升其综合力学性能.

关键词： CMT   电弧增材   2319铝合金   微观组织   力学性能  

摘要： 采用CMT(冷金属过渡)技术电弧增材制造了2319铝合金直壁墙,并分别对沉积态和热处理态2319铝合金组织和性能进行分析。沉积态2319铝合金,层内区域为等轴晶组织,层间区域气孔缺陷较多,同时晶粒分布为粗大柱状晶和等轴晶的交混组织,沉积态2319铝合金纵向抗拉强度251 MPa,横向抗拉强度255 MPa。将沉积态2319铝合金进行热处理强化,优化固溶和时效制度,根据硬度确定最佳热处理制度:固溶温度535℃、固溶时间1 h、时效温度175℃和时效时间12 h,经过热处理后的2319铝合金,可引入高密度、细小、针状分布的θ″-Al2Cu相,产生析出强化效应,使得合金抗拉强度达449 MPa,较沉积态提升了76%。

关键词： 激光-电弧复合增材制造   Al-Cu合金   T型结构   组织形貌   熔池流动  

摘要： 在T型结构增材制造过程中,交叉节点处易出现冶金结合不良及重熔缺陷等问题,制约该结构性能的提升。采用激光-电弧复合增材制造技术制备了Al-Cu合金T型结构,对交叉节点处的组织形貌进行了表征,并通过数值模拟分析了节点处熔池内的温度分布以及流动特征。结果表明,在T型结构节点处能够观察到重熔作用所导致的弧形条纹特征,该区域的模拟形貌与实际结果具有良好的一致性;熔池边界处等温线分布较为密集,内部Marangoni对流导致逆时针涡流的形成,最高流速可达0.16 m/s。依据顶层晶粒形态差异,分为顶层节点重熔区(RZI)和顶层热影响区(HAZ)。其中RZI内主要为细小的树枝晶,平均晶粒尺寸相比于HAZ降低了20.8%,内部析出相主要为与α-Al基体呈非共格界面的大尺寸θ(Al_(2)Cu)相;平均显微硬度可达(98.4±6.4)HV_(0.1),相比于未重熔区最高提升约14.0%。

关键词： 不锈钢   四钨极耦合电弧   双丝   增材制造  

摘要： 为解决现有基于GTA热源增材制造工艺存在的熔覆效率较低、焊接效率较低的突出问题,该文提出一种四钨极耦合电弧双丝增材制造工艺,并通过控制变量的试验方法研究熔覆电流、行走速度与送丝速度对单层单道沉积层成形质量的影响。结果表明,熔池面积的波动与电弧压力是四钨极热源单道沉积层出现单道沉积层不连续、咬边等缺陷的主要原因,在保证成形质量的前提下,四钨极热源最大行走速度为400 mm/min、最大送丝速度为12 m/min、熔覆效率为6.24 kg/h,沉积件微观组织由回火索氏体、逆变奥氏体及碳化物组成,沉积件冲击吸收能量达到208 J,为MAG热源的2.5倍。综上所述,四钨极耦合电弧双丝增材制造工艺可以在保证优良冲击性能的前提下显著解决GTA热源增材制造工艺存在的熔覆效率较低、焊接效率较低的问题。

关键词： 4043铝合金   电弧增材制造   焊道形貌   力学性能  

摘要： 采用CMT焊机4种工作模式对4043铝合金电弧增材单层单道成形进行研究,并通过多层单道成形制备了单壁墙试样,分析了工作模式对试样微观组织与力学性能的影响。结果表明,CMT-Pulse模式下的焊道余高系数较大,铺展性较好,而CMT-Advanced模式下的焊道余高系数较小,铺展性较差。CMT工作模式对电弧增材微观组织、气孔率及力学性能有着显著影响,通过CMTPulse+Advanced模式制备的试样晶粒较为细小均匀,气孔率最小为4.88%,此时单壁墙试样的横向和纵向抗拉强度均优于其他模式,分别为148 MPa和138 MPa,其抗拉强度各向异性最小,仅为6.8%。

关键词： 氮含量   电弧增材制造   粉芯丝材   双相不锈钢   腐蚀  

摘要： 针对双相不锈钢电弧增材制造的需求，本文以3组不同氮含量粉芯型丝材电弧增材制造双相不锈钢，采用FeCl3浸泡实验、电化学阻抗谱、极化曲线、SEM/EDS及XPS等方法，重点研究了氮含量对电弧增材制造不锈钢沉积金属耐腐蚀性能的影响。研究表明：随着氮含量的增加，电弧增材制造不锈钢沉积金属在FeCl3溶液中的腐蚀速率降低；当氮含量为0.35%时，沉积金属的抗FeCl3点蚀能力最佳。电化学腐蚀实验表明，当氮含量(质量分数)为0.35%时，电荷转移电阻大于其他2组试样，并且腐蚀电流密度最低，其耐腐蚀性最好。随着氮含量的增加，沉积金属表面的蚀坑不断减少，沉积金属的耐蚀性增加。氮含量的增加使沉积金属表面钝化膜中Cr2O3含量增加，而氢氧化物含量则减少；Cr2O3含量的增加能够有效增强钝化层的稳定性。

关键词： 铁基形状记忆合金   电弧增材制造   CeO_(2)   粉芯丝材   钉扎效应  

摘要： 采用粉芯丝材+电弧增材制造技术制备了含不同质量分数(0,1%,2%,3%)CeO_(2)的Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni铁基形状记忆合金,研究了CeO_(2)添加量对试验合金显微组织和形状记忆性能的影响。结果表明:添加质量分数1%的CeO_(2)后,合金晶内析出相减少,晶界处析出较大尺寸的稀土化合物,组织均匀,弯曲变形后未出现ε马氏体跨晶生长现象,且马氏体交叉状态较少;当CeO_(2)质量分数增加至2%和3%时,晶内析出相增多,分布均匀性变差,且在弯曲变形后ε马氏体跨晶生长和交叉特征增多;随着CeO_(2)添加量增加,试验合金的晶粒尺寸减小,层错概率增大,形状回复率先增大后减小,当CeO_(2)质量分数为1%时晶粒尺寸较小,层错概率较大,形状回复率最大,形状记忆性能最好。

关键词： 圆管短柱   不锈钢   电弧增材制造   几何测量   轴压性能  

摘要： 为研究电弧增材制造(WAAM)不锈钢构件的受力性能,采用316L不锈钢材料,利用WAAM技术制作不同直径、高度和壁厚的圆管短柱试件,通过标准试件的拉伸试验获得材料基本力学性能;通过3D激光扫描进行几何测量,确定其几何参数和局部缺陷;通过短柱轴压试验,获得破坏形态,分析其与局部几何缺陷之间的关系,得到荷载-端部轴向位移曲线,进而分析轴压承载力的影响因素;并将轴压承载力试验结果与采用国内外钢结构设计规范预测结果进行对比分析。结果表明:相比普通钢管构件,WAAM圆管短柱的几何截面具有较大不规则性,局部几何缺陷也相对较大,最大偏差的平均值、最大值分别为0.27~0.75 mm、0.33~0.95 mm;轴压试验的所有WAAM圆管短柱均发生了局部屈曲,且屈曲最明显区域总体上对应于局部几何缺陷较大区域;WAAM圆管短柱的归一化轴压承载力为0.88~1.06,轴压承载力总体上随着径厚比的增大而降低,局部几何缺陷对承载力有一定影响;WAAM圆管短柱能达到欧洲EN-1993-1-4和美国AISC 370中所规定的轴压承载力要求,但多数试件无法达到我国DL/T5154—2002的轴压承载力要求。