关键词： 异质铝合金   电弧增材   微观组织   力学性能  

摘要： 采用电弧增材制造技术在7075铝合金基材上成形2024铝合金试样,研究了不同工艺参数下异质铝合金界面的成形工艺性,以及热处理前后2024/7075异质铝合金电弧增材成形界面的显微组织和力学性能。结果表明,电弧增材成形过程的热输入增加,则2024/7075异质铝合金之间的铺展效果更好;2024/7075异质铝合金电弧增材界面区域内Mg、Zn、Cu元素含量较高,沉积态界面组织第二相沿结合界面连续分布,热处理态界面组织第二相粒子呈现点状、棒状、块状弥散分布;热处理后2024/7075异质铝合金界面的抗拉强度为388MPa,与沉积态相比力学性能显著提高。

关键词： 电弧增材制造(WAAM)   热源   组织性能   综述  

摘要： 电弧增材制造(WAAM)技术将电弧作为热源,具备熔敷效率高、设备简单、成本较低的特点,在制备大型零件时具有更大的优势。基于3种典型电弧热源的电弧增材制造方法包括熔化极电弧(GMA)增材制造、非熔化极电弧(GTA)增材制造与等离子弧(PA)增材制造。GMA增材制造技术拥有熔敷效率高、易于实现等特点,特别是基于冷金属过渡(CMT)的增材制造技术取得了重要进展,主要缺点在于熔滴过渡对熔池的显著冲击易影响成形精度和质量。GTA增材制造技术具有最为稳定的电弧燃烧过程,具有无飞溅、成形精度与质量高等显著优势,特别适合于铝合金、镍基合金、钛合金等材料的增材制造。PA增材制造与GMA增材制造与GTA增材制造相比,存在能量密度高、集束性好等优点。但是PA合理参数区间较窄、参数匹配复杂、热输入大等缺点也限制了其在该领域的应用。由于增材制造过程使得后堆积层存在反复加热与冷却,增材制造成形件组织存在上中下区域的差异以及熔敷方向及垂直于熔敷方向性能的各向异性。增材制造金属材料的热循环过程对于晶粒尺寸、熔覆层性能以及成形精度非常关键,分别可以通过改变成形件冷却条件、改变熔池凝固条件对组织性能进行改善。新型电弧热源的不断涌现,为显著提高电弧增材制造成形精度与组织性能提供了更多选择。

关键词： 电磁辅助电弧熔丝增材制造   GH4169合金   显微组织   疲劳性能  

摘要： 采用电磁辅助TIG电弧熔丝增材制造在1Cr18Ni9Ti不锈钢基板上制备了GH4169合金,分析了GH4169合金的凝固组织,研究了励磁电流对GH4169合金室温疲劳性能的影响。结果表明,电磁辅助电弧熔丝增材制造GH4169合金组织致密,无明显气孔、裂纹等缺陷。成形试样的宏观组织由沿沉积方向自下而上外延生长的粗大柱状晶组成,在施加外部磁场后,柱状晶尺寸减小,当励磁电流为1 A时,枝晶间脆性Laves相含量最少,元素的显微偏析现象减弱;随励磁电流的增大,成形试样的室温疲劳性能呈现先增大后减小的趋势,当励磁电流为1 A时,其疲劳寿命达到1.1×10^(6),成形试样的室温疲劳性能最佳。

关键词： 圆柱面点阵结构   电弧熔丝增材制造(WAAM)   圆柱面切片   2319铝合金  

摘要： 采用电弧熔丝增材制造(WAAM)制备了圆柱面双层金字塔点阵结构,分析了圆柱面金字塔点阵结构的空间特征,建立了单元杆杆长数学模型,进行了圆柱面切片和路径规划,揭示了送丝速度、冷金属过渡技术(cold metal transfer, CMT)周期数和电弧枪偏移量与单元杆直径和倾角的关系。结果表明,圆柱面金字塔点阵结构具有旋转体的空间特征,其单元杆杆长随着点阵层数的增加而逐渐增加,圆柱面切片可获得增材制造路径点,通过调节送丝速度和CMT周期数可实现在2.20~5.02 mm的范围内精确控制单元杆直径,通过调节送丝速度和电弧枪偏移量可实现在30°~90°的范围内精确控制单元杆倾角。利用WAAM制备了包含300个点阵单胞的圆柱面双层金字塔点阵结构,其单元杆直径最大误差不超过2.3%,单元杆倾角最大误差不超过1.8%。

关键词： 电弧熔丝增材制造   材料性能改善   工艺参数控制   在线监测   后处理  

摘要： 电弧熔丝增材制造(WAAM)是一种增材制造技术,近年来在工业上有很大的发展潜力。总结目前WAAM的研究现状和面临的挑战,并提出质量改进的方法。综述WAAM在表面质量、成形精度、显微组织、力学性能、残余应力和变形、孔隙及其他缺陷等方面的研究现状。从前处理、在线处理和后处理3个方面总结消除缺陷、改善显微组织和提高力学性能的方法。WAAM的广泛应用仍然存在许多挑战,可能需要从多个角度出发来实现WAAM的工业化应用。路径规划和切片算法的开发、在线监测系统与现有WAAM设备的结合、后处理技术的复合等将是未来的重点研究方向。

关键词： 铝合金   增材制造   电弧增材制造   厚壁   相组成   力学性能  

摘要： 本文研究了直接电弧生长制备Al-Mg合金厚壁样品的结构特征和力学性能。由于该制备方法具有高生产率和低成本的优点,在近几十年来得到了特别的关注。该工艺的高生产率使电弧增材制造适用于生产大壁厚的材料。通过改变重叠系数,可以实现厚壁零件的准确成形,并得到指定的尺寸。重叠系数的变化导致材料尺寸、形态以及金属间化合物分布的变化,并影响其力学行为。本文考虑了不同重叠系数下晶粒结构形成的特征,金属间化合物成分及厚壁材料力学性能。发现样品中有两种金属间化合物Mg2Si和Al6(Fe,Mn),它们的大小和形态随重叠系数的变化而改变,从而导致材料力学性能的各向异性。当重叠系数为0.4时,其抗拉强度、屈服强度和伸长率均达到最高值,分别为319 MPa,150 MPa和16.1%。

关键词： 电弧增材制造   热源解耦   316L不锈钢   响应面分析  

摘要： 为探究热源解耦方式对电弧增材制造成形件精度的影响,以316L不锈钢丝为原料进行电弧增材制造,研究单因素对于单层单道熔覆层形貌的影响。在此基础上,用中心复合试验设计(CCD)建立电弧线能量密度、送丝速度、基体预热温度与高熔覆层尺寸的二阶回归模型,深入解析工艺参数对高熔覆层尺寸的影响规律,最后用热源解耦策略增材制造薄壁件。结果表明:热源解耦策略较连续增材策略制造的薄壁件表面更光滑平整,熔宽尺寸稳定,薄壁件的有效宽度系数从0.48增至0.63,提高了材料的利用率。

关键词： 电弧增材制造技术   研究进展   成形件检测  

摘要： 近年来,电弧增材制造技术已经被广泛应用于工业各个领域,因为它能够高效地利用材料,并且成形速度快,成形件的性能优良。电弧增材制造技术的应用已经取得巨大了成功,并且在金属零部件制造方面发挥了重要作用。国内外学者正在努力提高电弧增材制造的零件性能,并已取得了一些重要进展。基于上述条件,本文对当前的电弧增材制造装备的发展现状和电弧增材制造的成形件的耐腐蚀性检测展开综述,针对电弧增材制造技术中存在的挑战提出建议并总结。

关键词： ER316L不锈钢   电弧增材制造   显微组织   力学性能   腐蚀性能  

摘要： 采用熔化极惰性气体保护焊(MIG)电弧增材制造工艺制备ER316L不锈钢薄壁墙试样。用X射线衍射仪、金相显微镜、透射电镜分析了ER316L不锈钢电弧增材制造试样的物相组成、显微组织结构。用显微硬度仪、拉伸试验机、冲击试验机、电化学工作站测试了电弧增材制造试样的力学性能和腐蚀性能。结果表明:制备的ER316L不锈钢试样成形质量良好;显微组织主要为奥氏体;试样的横向和纵向截面显微硬度分布较均匀,分别为270 HV_(0.2)、267 HV_(0.2);试样的力学性能优良,横向屈服强度、抗拉强度、伸长率、25℃夏比冲击值分别为324 MPa、583 MPa、44.7%、170 J。纵向屈服强度、抗拉强度、伸长率、25℃夏比冲击值分别为291 MPa、475 MPa、40.5%、195 J。电化学测试结果表明电弧增材ER316L不锈钢试样具备良好的耐腐蚀性能。

关键词： 308L不锈钢   CMT电弧增材制造   显微组织   力学性能   焊接速度  

摘要： 采用冷金属过渡焊电弧增材制造工艺成功制备了308L不锈钢单道多层薄壁件,并研究了焊接速度对结构件的成形尺寸、微观组织和力学性能的影响。结果表明,当送丝速度、层间温度等其它试验因素一定时,在试验范围内增大焊接速度,成形件的平均层高和层宽均减小,成形有效率先升高后降低。结构件各部位在室温状态下的微观组织均为奥氏体+少量残余铁素体,随着沉积层的热量累积,熔池冷却速度变慢,奥氏体晶粒尺寸逐渐变大,铁素体含量降低。焊接速度越大,晶粒尺寸更加细小,结构件的显微硬度越大,在焊接速度6 mm·s^(-1)时,可达226 HV。另外,焊接速度越大,薄壁件抗拉强度越高,断后伸长率降低,且力学性能表现出各向异性,横向抗拉强度最高可达730.37 MPa,纵向抗拉强度为686.01 MPa。通过断口分析可知,拉伸试样的断裂方式为韧性断裂。