关键词： 电弧增材制造   原位热轧   低合金钢   微观组织   力学性能  

摘要： 通过应用原位热轧辅助电弧增材制造技术,采用ER55-B2低合金钢焊丝对电动机轴进行增材再制造。这一技术路径旨在通过精确控制的电弧沉积与即时热轧处理,实现电动机轴性能的恢复与提升。通过单层和双层试样的对比研究,揭示原位热轧和热循环对低合金钢增材组织和力学性能的影响。结果表明:没有轧制时的组织主要为板条马氏体结构,轧制后的板条马氏体变得破碎和细化,在热循环的作用下可进一步转变为回火马氏体。双层轧制试样的奥氏体晶粒以等轴晶为主,并且有不连续动态再结晶的特征,相比单层轧制样品,原奥氏体平均晶粒尺寸从95.1μm显著降低至32.8μm。此外,在双层轧制样品沉积层的稀释区,显微硬度明显下降。经过轧制后的试样与未轧制的试样相比,抗拉强度从734MPa增加到856MPa,伸长率略微降低。

关键词： 丝材-电弧增材制造   2219铝合金   组织和性能   缺陷   后处理  

摘要： 电弧增材制造(WAAM)技术由于其在经济生产沉积率较高的大型金属组件方面的优势,在当代制造业受到越来越多的关注。高强度铝合金尤其是二系铝合金因其高比强度和优良的加工能力,而广泛应用于航空航天、军事和汽车工业。WAAM为生产大型高强度二系铝合金组件提供了一种有效的方法,并且相关领域正在迅速发展。综述了WAAM高强度二系铝合金在组织和性能、缺陷和后处理等方面的研究进展。研究结果在WAAM高强度二系铝合金的微观结构和力学性能方面是积极的。最后,在前人研究的基础上,概述了WAAM高强度二系铝合金的发展前景。

关键词： 7×××系铝合金   电弧增材制造   气孔缺陷   航空航天  

摘要： 高强度7×××系铝合金凭借其优异的力学性能广泛应用于航空航天、汽车等领域。传统的制造技术已难以满足大尺寸复杂7×××系铝合金结构件的高效率、低成本制造的需求。电弧增材制造作为一种新兴的金属增材制造技术,为航空航天大尺寸复杂7×××系铝合金结构件的制备提供了新思路。然而,电弧增材制造成形的7×××系铝合金结构件中仍存在微观组织不均匀、大量气孔、力学性能各向异性的问题,限制其广泛应用。阐述了不同电弧增材制造工艺原理及特点,探讨了微裂纹、气孔等缺陷的形成机理及控制策略。重点讨论了沉积态合金微观组织演变规律及对力学性能的影响,并论述了相应的调控方式。此外,还探讨了热处理、激光冲击强化等后处理工艺对显微组织和力学性能的影响机制。最后对未来电弧增材制备高强度7×××系铝合金零件的发展趋势和研究方向进行了展望。

关键词： 颗粒增强铝基复合材料   电弧增材制造   金属型模具   拉拔  

摘要： 颗粒增强铝基复合材料因其优异的高比强度和高比刚度，被广泛应用于交通、航空航天、船舶等领域。对于结构复杂的筒体、箱体等薄壁结构件，其成型难度大，机械加工余量大，生产周期长。而采用WAAM技术可以快速打印成形此类结构件。开展颗粒增强铝基复合材料制备、焊丝制备、电弧增材制造（WAAM）试验等，分析了T6热处理后颗粒增强铝基复合材料WAAM试样的力学性能。结果表明：采用金属型模具浇注颗粒增强铝基复合材料，提高了冷却速率，从而细化晶粒，使成分偏析程度减小，保证了组织的均匀性。通过控制单道次粗拉伸和精拉伸的变形比，辅以中间退火处理（410℃±10℃，保温1.5 h），可制备出满足WAAM要求的焊丝。采用制备的焊丝在合适的工艺参数下获得了成形良好、无孔隙的墙体增材制造样品。WAAM样品经T6热处理后，抗拉强度为370～390 MPa、屈服强度为320～335MPa、伸长率为2.5%～4.5%，满足使用要求。

关键词： 电弧熔丝增材制造   轻质合金   成型质量   综合性能   后处理工艺  

摘要： 电弧熔丝增材制造由于沉积速率高、材料利用率高、成本低以及具有制造大尺寸复杂构件的能力，得到工业界和学术界的广泛关注。以镁、铝、钛等为基体的轻质合金因其密度低、比强度高、阻尼减震性能好、耐蚀性强、生物相容性好等优点，可以减轻重量，促进节能减排，在航空航天、汽车工业和医疗器械等领域有广阔的应用场景。本文综述了这几类轻质合金电弧熔丝增材制造的研究现状，重点论述了电弧熔丝增材制造工艺对其组织和性能的影响，表明电弧熔丝增材制造工艺对构件的成型精度起着至关重要的作用，且对材料有较强的敏感性，即不同轻质合金适用的最优工艺不同。同时，讨论了常用电弧增材制造构件性能的优化手段，热处理工艺可通过调控第二相类型、组织形貌等来提升综合力学性能，指出了镁、铝、钛等合金材料电弧熔丝增材制造存在的主要问题及发展方向，对于轻质合金电弧熔丝增材制造技术的快速发展有一定促进作用。

关键词： 铝合金   增材制造   冷金属过渡   组织调控   缺陷抑制  

摘要： 铝合金因具有比强度高、质量轻、耐蚀性优良等性能，作为轻质高强结构材料已广泛的应用于航空、航天和军工等领域。基于冷金属过渡（CMT）的电弧增材制造（WAAM）技术，生产周期短、效率高、成形性能好，可避免传统铸件中缩孔、疏松、组织不均匀及晶粒粗大等问题，极大地满足了铝合金成形的高要求和广泛应用。然而，由于WAAM热循环特性，制造件中仍然存在气孔、裂纹、不均匀变形等缺陷，对其成形质量和组织性能有较大的影响。为了消除组织缺陷，提高WAAM构件性能，近年来出现了层间轧制、高能超声、搅拌摩擦辅助等新型WAAM技术。本文以Al-Si系ZL114A和Al-Cu系ZL205A铝合金为例，从专用丝材制备、WAAM辅助技术、工艺优化与组织调控、缺陷抑制、性能提升、增材技术应用等方面对近年来国内外铝合金WAAM技术研究进展进行了综述，探讨了强韧化机理，并对其发展趋势进行了展望。

关键词： 电弧增材制造   6061铝合金   微观组织   力学性能  

摘要： 采用电弧增材工艺，系统研究了6061铝合金的组织特征与力学性能。试验中比较电动与手动锤击对焊道的影响，旨在找出最优的锤击方式。试验包括三组不同锤击方式的对照试验，并对各组试样进行组织观察、硬度测试和拉伸试验。结果表明，显微组织的比较中，手动锤击试样的晶粒细化程度优于电动锤击，而未锤击试样最差；组织细化程度呈现上部＞中部＞下部的趋势。硬度分析结果显示，手动锤击试样的硬度最高，其次为电动锤击，未锤击试样最低；且硬度呈现上部＞中部＞下部的规律。在抗拉强度和塑性韧性分析中，手动锤击试样表现最好，电动锤击次之，未锤击试样最差。综上，在组织和力学性能方面，手动锤击优于电动锤击，电动锤击则优于未锤击。

关键词： 激光淬火   增材制造   Ti6Al4V-Cu合金   腐蚀性能  

摘要： 激光淬火技术作为一项表面强化手段,目前已经广泛应用在提升金属材料强度与耐蚀性等领域。为了研究激光淬火对钛铜合金组织与性能的影响,采用新型丝粉协同电弧增材制造技术制备了不同w_(Cu)(2.4%和7.9%)的Ti6Al4V-Cu合金,然后对合金进行激光表面淬火处理。结果表明:随着w_(Cu)升高,网篮状结构更加精细;激光淬火后出现含有α-Ti细小等轴晶体的硬化层,形成细小马氏体结构和稳定致密钝化膜,有效阻止腐蚀性介质向合金内部渗透,显著提升合金的耐蚀性。

关键词： 铝合金   电弧-搅拌摩擦加工复合增材   数值模拟   温度场   应力场  

摘要： 目的针对电弧增材制造铝合金缺陷多、晶粒粗大、力学性能低的难题,采用电弧-搅拌摩擦加工复合增材制造的新工艺,研究层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场的影响。方法通过建立铝合金电弧(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)-搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,FSP)复合增材的热力耦合模型,对单独电弧增材制造和WAAM-FSP复合增材过程中的温度场和应力场进行对比,分析层间FSP对电弧增材制造铝合金温度场和应力场的影响。结果在WAAM过程中,2319铝合金最高温度达到1575℃;在堆积下一道次时,前一道增材层峰值温度超过2319铝合金的液相线,使增材层发生部分重熔。层间FSP使增材试样峰值温度由1575℃升高至1619℃,在第一层增材时,层间FSP使工件的温度升高至约395℃。后续电弧增材及层间FSP对已增材层产生的温升影响随层数的增加而降低。此外,引入层间FSP后,增材构件起弧端、基板与堆积层交界处的应力集中面积减小,使熔敷层内峰值应力值降低约20 MPa。结论层间搅拌摩擦加工可降低增材工件的冷却速度以及温度梯度,同时层间FSP过程中产生的热力耦合作用使增材构件中的应力分布更均匀,解决了增材件中应力集中的问题。

关键词： 激光辅助   电弧增材   微观组织   力学性能   镍基合金  

摘要： 【目的】激光电弧复合增材可以改善增材构件的微观组织,提高其力学性能,具有一定的应用前景。将其用于制造镍基高温合金可有望获得具有更优性能的构件,满足镍基高温合金越来越高的应用需求。【方法】文中在电弧增材Inconel 718镍基高温合金过程中施加脉冲激光,分析了激光辅助对电弧增材Inconel 718镍基高温合金组织及性能的影响。【结果】结果表明,脉冲激光使得柱状晶破碎,导致晶粒细化,提高了构件的极限抗拉强度。脉冲激光对于竖直方向样品的作用效果大于水平方向样品,当激光脉冲频率为50 Hz时,构件拥有最优的力学性能。脉冲激光的加入增加了气孔等缺陷的形成几率,且脉冲频率越高,缺陷越多,缺陷的存在限制了拉伸性能的提升。【结论】文中研究为通过激光辅助实现对电弧增材镍基高温合金的组织性能调控奠定了理论基础,为激光电弧复合增材在镍基合金制造领域的应用提供了初步探索。