关键词： 铝合金   电弧增材制造   智能制造  

摘要： 铝合金电弧增材制造技术（Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM）作为一种新型增材制造方法，凭借其独特的材料沉积方式和高效制造能力，近年来在轻质结构件的制造领域获得了广泛关注。该技术结合了电弧焊接与增材制造的优点，具备高材料利用率和低生产成本等特点，尤其适用于铝合金等轻质金属材料的快速制造。首先，回顾了铝合金电弧增材制造的技术现状，包括原理及工程应用实例；其次，分析了其面临的主要技术挑战，包括残余应力与形变、裂纹与分层、孔隙率等问题；最后，探讨了铝合金电弧增材制造技术的发展趋势，包括智能化与自动化、铝合金性能优化与多材料协同制造、与传统工艺结合等方面，并展望了未来该技术在航空航天、车船制造等领域的应用潜力及发展方向。

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

摘要： 在本研究中，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。经过轧制过后的试样与未轧制的试样相比，抗拉强度从734MPa增加到856MPa，延伸率略微降低。

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腐蚀性等领域。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Cu含量(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：随着铜含量升高，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，显著提升合金的耐腐蚀性能。

关键词： 电弧增材制造   不锈钢   圆管柱   几何缺陷   轴压试验  

摘要： 电弧增材制造（WAAM）可高效率、低成本地制造大尺寸金属结构件，是适用于建筑行业工程应用的金属3D打印工艺。通过标准试件的拉伸试验，获得WAAM不锈钢材料的基本力学性能；利用WAAM工艺制造7个不同长细比的圆管柱构件，通过三维激光扫描结合硅胶铸模的方法对构件进行几何测量，获得WAAM构件的基本几何尺寸和几何缺陷；对圆管柱进行两端铰支约束下的轴压加载试验，分析构件荷载-构件中部侧向挠度曲线、极限承载力和破坏模式、应变发展与不对称分布以及整体初始几何缺陷对承载力的影响；将试验结果与传统工艺制造圆管柱的轴压承载力以及国内外现行规范的承载力预测值进行了对比分析。结果表明，WAAM圆管柱相比传统构件具有相对更大的整体几何缺陷，轴压承载力总体上随着几何缺陷的增大而降低；WAAM圆管柱的轴压稳定承载力与传统构件大致相当，但当长细比较大时承载力略低于大部分传统构件；WAAM圆管柱构件可基本满足现行国内外不锈钢结构设计规范中的轴压稳定承载力要求。

关键词： 电弧增材制造   数值模拟   多物理场耦合   传热流动  

摘要： 深入理解工艺参数条件与复杂物理现象及成形质量之间的内在影响机理是获得结构合理、性能可靠、无缺陷的高质量电弧增材构件的重要前提。本研究综合考虑电弧传热、熔滴过渡、金属蒸发、熔池自由表面变形、熔池金属对流、金属熔化与凝固及焊枪与基板相对移动等多物理过程，构建了铝合金电弧增材制造电弧-熔滴-熔池一体化三维瞬态数值模型。模型中，采用流体体积分数法追踪气液自由界面，基于“局部热力学平衡-扩散近似”模型考虑鞘层复杂热效应，采用移动参考系处理焊枪与基板的相对运动，并从熔滴过渡及熔覆层形貌两方面验证了模型的准确性。基于建立的模型，模拟分析了焊接电流和熔覆速度对铝合金电弧增材单道成形形貌演变、液态金属传热和流体动力学行为的影响机理。结果表明：随着焊接电流的增加，熔覆层截面形貌由圆弧状向扁平状转变，熔池金属温度梯度和流速升高，但流动类型变化较小；随着熔覆速度的增加，熔覆层截面形貌由扁平状向圆弧状转变，熔池深度和内部金属温度梯度降低，同时液态金属整体向熔池后方流动的流动行为转变加快。

关键词： 高锰奥氏体低温钢   电弧增材制造   力学性能   拉伸各向异性   周期结构  

摘要： 采用电弧增材制造技术制备了高锰奥氏体低温钢三维墙体，墙体三个面分别取横纵两方向的试样进行单轴拉伸试验，并针对沉积区与搭接区进行单轴拉伸试验，结合显微组织研究了电弧增材制造高锰奥氏体低温钢在三维空间上拉伸的各向异性。结果表明电弧增材制造高锰奥氏体低温钢墙体各向抗拉强度高于600 MPa，延伸率大于35%，垂直于沉积方向的截面横纵向拉伸试样的抗拉强度差异最大，值为8.8%。柱状晶的生长方向是造成拉伸力学性能各向异性的主要原因，柱状晶为单向组织，沿柱状晶生长方向界面强度高；垂直于柱状晶生长方向界面强度低。由沉积区与搭接区组成的周期结构是造成拉伸力学性能各向异性的次要原因，搭接区晶粒取向不一致，晶粒尺寸小，加工硬化能力弱，在拉伸时颈缩和断裂最先在搭接区发生。调控沉积区和搭接区的大小和位置可以作为控制高锰奥氏体低温钢电弧增材制造构件拉伸各向异性的途径之一。

关键词： 四钨极电弧   增材制造   00Cr13Ni5Mo不锈钢   原位热处理   微观组织   力学性能  

摘要： 为解决电弧增材制造存在的力学性能各向异性问题，提出一种四钨极热源增材制造技术，利用四钨极超高热输入特点对基于00Cr13Ni5Mo不锈钢的沉积件进行原位热处理，以期实现柱状晶向等轴晶转变过程.研究了沉积件不同位置的微观组织特征，并通过拉伸试验与冲击试验重点考察了沉积件不同方向、不同位置的力学性能.结果表明，通过原位热处理可以使沉积件微观组织由柱状晶向等轴晶转变，晶粒平均长度由44.28μm降低至4.86μm，从而显著改善沉积件力学性能的各向异性；沉积件微观组织由回火索氏体、回火马氏体、逆变奥氏体及碳化物组成；沉积件的平均硬度为(279.4±10) HV10、室温屈服强度为(903.7±11) MPa、在0℃冲击吸收功为(207.6±10) J.综上所述，沉积件微观组织与力学性能各向异性程度较小，该技术为改善电弧增材制造微观组织与力学性能各向异性提供了一种可行性方案.

关键词： 电弧增材制造   马氏体时效钢   直接时效   奥氏体逆转变   各向异性  

摘要： 采用电弧增材工艺制备18Ni350马氏体时效钢(M350)直壁构件，通过直接时效热处理调控其微观组织与力学性能，研究不同时效条件(时效温度，时效时间)对电弧增材制造M350组织和性能的影响。结果表明：直接时效过程中，在Ni，Mo和Ti三种元素偏析的枝晶间区域发生马氏体相向奥氏体相逆转变，且随时效温度升高和时效时间延长，逆转变奥氏体尺寸与数量增加，显微硬度、屈服强度和极限抗拉强度呈现先增大后减小趋势，在530 ℃时效3 h达到峰值，分别为534HV，1600，1658 MPa，同时断后伸长率保持在13%以上。此外，电弧增材制造M350存在各向异性，在峰值时效条件下各向异性差值达到最大，屈服强度差360 MPa，极限抗拉强度差287 MPa。

关键词： AZ91 magnesium alloy   droplet transfer   microstructure   mechanical properties   cold arc process  

摘要： Thin walls of an AZ91 magnesium alloy with fine equiaxed grains were fabricated via cold arc-based wire arc additive manufacturing(CA-WAAM),and the droplet transfer behaviours,microstructures,and mechanical properties were *** results showed that the cold arc process reduced splashing at the moment of liquid bridge breakage and effectively shortened the droplet transfer *** microstructures of the deposited samples exhibited layered characteristics with alternating distributions of coarse and fine *** layer-by-layer deposition,the β-phase precipitated and grew preferentially along grain boundaries,while the fineη-Al_(8)Mn_(5)phase was dispersed in the α-Mg *** mechanical properties of the CA-WAAM deposited sample showed isotropic *** ultimate tensile strength and elongation in the building direction(BD)were 282.7 MPa and 14.2%,*** microhardness values of the deposited parts were relatively uniform,with an average value of HV 69.6.

关键词： 熔丝电弧增材制造   IN718高温合金   冷金属过渡   显微组织   力学性能  

摘要： 熔丝电弧增材制造技术(Wire arc additive manufacturing,WAAM)凭借着低成本和高效率成为了一种具有潜力的增材制造方式。然而由于增材过程中为了避免热量累积需要在每一层材料沉积后进行冷却,这不仅降低了增材的效率,高温也会影响材料本身和样品的成形。本试验采用冷金属过渡技术(Cold Metal Transfer,CMT)技术进行IN718镍基高温合金薄墙试样的制备。研究不同冷却工艺(常规空冷和辅助水冷)对制备样品的显微组织与力学性能的影响。结果表明,采用辅助水冷制备IN718合金不仅具有更高的增材效率,并且凭借着稳定且快速的散热,使其成形质量好于常规的空冷。由于辅助水冷具有较高的冷却速度和较低的样品温度,抑制其内部的Laves相的生长,使合金内部析出细小的Laves相,而空冷由于散热条件差,高温导致Laves析出并相长大。这导致水冷试样的塑性优于空冷试样。同时由于Laves相产生的第二相强化,水冷试样的强度更高,但伴随着其塑性的降低。本研究不仅能为电弧增材制造IN718合金提高增材效率,且提升了材料的综合力学性能,为后续高效高质量增材制造IN718零部件提供重要指导意义。