关键词： 电弧增材制造   机构自由度   成形质量   成形效率   热输入  

摘要： 电弧增材制造技术作为一种低能耗、可持续的绿色制造技术,极为适合大型复杂构件的低成本、高效制造。然而,复杂结构和高性能构件的制造需求对电弧增材制造装备系统提出了很大的挑战。目前,电弧增材制造装备系统的成形精度、质量以及稳定性限制了其进一步发展和应用。阐述电弧增材制造的技术原理,从机构自由度、成形精度和质量、成形效率以及热输入控制等方面总结了电弧增材制造装备系统的发展现状,并结合电弧增材制造技术在工业制造领域的应用实例探讨其广阔的应用前景,最后展望该领域未来的发展方向。通过对装备系统与应用进展的阶段性总结,旨在促进电弧增材制造的进一步工业化应用。

关键词： 高强铝合金   电弧增材制造   气孔   微观组织   耐腐蚀性能  

摘要： 采用冷金属过渡和脉冲(cold metal transfer and pulse,CMT+P)复合电弧增材制造工艺制备2024铝合金增材件,研究2024铝合金CMT+P电弧增材制造气孔缺陷、晶粒形貌、物相析出的分布特征,以及不同工艺参数对气孔缺陷、晶粒形貌、物相析出和耐腐蚀性能的影响。结果表明:2024铝合金增材件的气孔主要分布于熔合线附近,热输入相同时,更快的送丝速度和电弧行驶速度导致更高的孔隙率。同一沉积层上部为无择优取向的等轴晶,下部为具有择优取向的柱状晶,热输入相同时,更快的送丝速度和电弧行驶速度导致细晶区的产生,增加等轴晶比例,减弱织构。析出的二次相主要为Al_(2)CuMg,Al_(2)Cu和富Fe,Mn相,沿晶界连续分布。影响增材件腐蚀初期耐腐蚀性能的主要因素为Al_(2)CuMg的析出量。更慢的送丝速度和电弧行驶速度下具有更好的耐局部腐蚀性能,这主要是由更低的Al_(2)CuMg相比例分数导致。

关键词： 超级双相不锈钢   BaF活性剂   各向异性  

摘要： 采用直径为1.2 mm的ER2594超级双相不锈钢焊丝进行了多层单道墙体电弧增材试验,并在增材过程中以涂覆的方式引入了BaF作为活性剂,对增材件在构筑方向和沉积方向的显微组织及力学性能进行了分析。结果表明:通过在电弧增材过程中添加BaF活性剂,可消除微观组织中的柱状晶,从而降低构筑方向和沉积方向上组织分布的差异性,实现了电弧增材超级双相不锈钢微观组织的均匀化。该方法还显著降低了材料硬度和拉伸性能的各向异性。

关键词： 电弧熔丝增材制造   镁合金   冶金缺陷   微观组织   综合性能   调控策略  

摘要： 电弧熔丝增材制造(WAAM)作为一种新兴的增材制造工艺,具有沉积效率高、成本低等优势,有望实现大型轻质镁合金复杂构件的一体化成形和规模化生产。然而,由于镁合金的低熔/沸点和高导热率等材料特性,导致WAAM构件中存在非均匀组织、冶金缺陷及应力变形,大幅降低了材料的可靠性和服役寿命,难以满足高端装备领域的使役要求,是亟需攻克的瓶颈问题。本文首先阐述了WAAM成形镁合金的工艺优势和技术挑战,然后从主流工艺、成形质量、冶金缺陷、组织特征和综合性能5个方面综述了近年来国内外关于镁合金WAAM成形方面的研究,并总结了基于液态熔池和固态层间的在线调控策略以及基于热处理和表面强化的整体后处理方案,为大型复杂镁合金构件的高质量成形提供相应的理论基础和指导策略。最后,从材料成分设计、组织缺陷在线调控、后处理形性协同调控以及构件性能评价等方面对WAAM镁合金的未来发展趋势与研究方向进行了总结与展望。

关键词： 铝合金   电弧增材制造   视觉感知   成形形貌  

摘要： 铝合金已成为汽车零部件轻量化设计的重要材料,其结构的先验验证依赖于增材制造技术,本文根据铝合金电弧增材制造工艺成形特点,研制了一套适合该工艺的视觉传感在线形貌监测系统。基于连续光谱的带通复合滤光双视觉传感技术,在电弧增材制造平台上搭建了沉积层形貌视觉传感实验平台,获得了电弧下部局部成形区域的沉积层形貌动态信息。采用Delphi&Halcon联合编程方法及模块化设计,结合高斯线性平滑滤波加权因子及亚像素级边缘信息实时提取测量算法,提高了成形过程中强弧光下沉积层形貌辨识的准确性,实现了成形过程中沉积层形貌的精确获取,为后期零部件的小批量生产奠定研究基础。

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

摘要： 采用电弧增材制造技术制备了WE43(Mg-4Y-3Nd-0.5Zr,质量分数,%)镁稀土合金单壁墙构件,并通过多尺度组织表征、显微硬度和拉伸测试等手段系统研究了沉积态WE43合金的微观组织及其力学性能。此外,对比研究了直接时效处理(T5)和固溶+时效处理(T6)对微观组织演化行为和力学性能的影响。结果表明,沉积态WE43合金为均匀全等轴晶组织,平均晶粒尺寸为25.3μm,晶界处存在网状共晶组织(α-Mg+Mg_(41)Nd_(5)/Mg_(24)Y_(5)),沉积态合金的抗拉强度可达到190 MPa。经T5处理后,峰值时效硬度由沉积态的74 HV_(0.2)提升至91 HV_(0.2),基体中存在大量残留共晶组织。T6热处理可获得更高的峰值时效硬度(108 HV_(0.2)),共晶组织充分回溶,基体中残留少量的Mg_(24)Y_(5)相。T6处理使得合金抗拉强度提升至283 MPa,但也容易引发明显的晶粒异常长大现象,且沿竖直方向的延伸率显著低于水平方向。

关键词： wire arc additive manufacturing   wire-powder synchronous deposition   Al-Si-Mg aluminum alloy   forming accuracy   mechanical properties  

摘要： Owing to the lack of matching commercial welding wires,the development of wire arc additive manufacturing(WAAM)for most aluminum alloys is hindered.A wire-powder synchronous arc additive manufacturing(WPAAM)was proposed to prepare the target Al-Si-Mg aluminum *** on the synchronous deposition of AlSi_(12) wire and pure Mg powder,the deposition width of the WPAAMed thin-wall was increased by 61% compared with that of WAAMed thin-wall using AlSi_(12) wire,and the machining allowance was reduced by 81%.The added Mg powder benefited to form refined equiaxed grains,and reduced the average grain size of the WPAAMed thin-wall to 47.1μm,showing a decrease of 23.8% relatively to that of the WAAMed ***,Mg reacted with Si to form Mg_(2)Si strengthening *** mechanical properties tests showed that the ultimate tensile strength and elongation of the WPAAMed thin-wall increased up to 174.5 MPa and 4.1%,reaching 92% and 60% those of the WAAMed thin-wall,respectively.

关键词： 层间等待时间   5356铝合金   电弧增材制造   显微组织   力学性能  

摘要： 针对铝合金电弧增材制造过程中层间热积累过多导致试件尺寸精度较差和输出质量较低的问题,进行了不同层间等待时间(0、15、30、45 s)对5356铝合金电弧增材制造微观组织与力学性能的影响研究,分析了不同层间等待时间下多层单道直壁体试件成形尺寸的特点,并进行了显微组织分析、显微硬度和拉伸性能等力学性能测试。研究表明,层间等待时间对5356铝合金电弧增材制造直壁体试件的宏观形貌影响显著,且随着层间等待时间由0 s逐渐增大到45 s时,直壁体试件宽度减小了1.65 mm,单层高度增大了0.37 mm;显微组织主要由α-Al基体和β-Al_(3)Mg_(2)相组成,且随着层间等待时间增加,粗大的β组织尺寸减小、密度增大;随着层间等待时间的增加,水平和垂直试样的抗拉强度和伸长率均增大,且水平方向试样抗拉强度和伸长率均比垂直方向试样稍高;不同层间等待时间下拉伸试样断口均分布着大量的韧窝,并随着层间等待时间增加,韧窝尺寸逐渐增大,且分布更加均匀,塑性变形能力增强。为5356铝合金电弧增材制造技术应用提供理论基础。

关键词： 增材制造   Ti-6Al-4V   混合制造   柱状晶  

摘要： 传统制造业制造Ti-6Al-4V具有复杂性高、成本高、废品率高等缺点,一直以来都是Ti-6Al-4V加工制造的关键挑战。电弧增材制造凭借其沉积效率高、成形尺寸不受限等优势广泛用于大型三维构件的快速成形。通过分析发现,改变金属丝形状可以避免在增材制造过程中产生的大柱状晶,增材制造与传统制造工艺结合还可以大大提高生产效率,对推动相关行业的发展具有重要意义。

关键词： 电弧增材   Al-Zn-Mg-Cu合金   TiC纳米颗粒   微观组织   力学性能  

摘要： 由于铝合金具有高强度、低密度、和抗腐蚀性等优良特性,在航空航天、舰艇制造和汽车交通等领域具有广泛应用。电弧增材制造具有高的沉积速率和材料利用率,以及好的设计裕度,非常适用于高强铝合金构件的制造。然而,目前增材制造的高强铝合金普遍存在气孔较多、层间未熔合等缺陷,进而影响构件力学性能。针对这些问题,以电弧增材制造的Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象,使用光学显微镜观察沉积样品的宏观形貌跟金相组织,使用扫描电子显微镜观察样品的微观组织,使用电子万能拉伸机检测沉积样品的拉伸性能。研究结果表明,添加TiC纳米颗粒后,沉积态样品气孔较少,组织均匀,得到的组织均为等轴晶,未出现颗粒聚集的现象,在晶界处可以析出ηMgZn_(2)相,经T6热处理之后,沉积态样品横向跟纵向的极限抗拉强度分别为469 MPa和476 MPa,力学性能表现优异。研究结果为增材制造铝合金材料的开发和设计提供了重要的思路和参考。