关键词： 多丝电弧增材制造   功能梯度材料   高熵合金   金属间化合物  

摘要： 多丝电弧增材制造技术具有成本低、效率高等优势,尤其在成分设计与调控方面具有高度的灵活性,成为制备大型金属结构件的主流技术之一。多个丝材(同种或异种)同时进给,在熔池中实现原位合金化,该方法为复杂成分的先进金属材料的制备过程提供了可行性路径。本文综述了国内外多丝电弧增材制造制备高性能钛合金、铝合金、不锈钢等传统材料以及功能梯度材料、高熵合金、金属间化合物等先进金属材料的研究进展。针对多丝电弧增材制造成形构件微观组织不均匀、力学性能存在各向异性以及成形精度不足等问题进行讨论。提出了建立多丝电弧增材制造工艺窗口、多种工艺耦合以及建立成形过程监测和控制系统等发展方向,为多丝电弧增材制造工艺改进与发展提供理论依据。

关键词： 热处理   增材制造   2A42   Al-Cu合金  

摘要： 对比分析了沉积态与不同时效处理下的电弧增材2A42铝合金组织与性能。结果表明：经时效热处理后，电弧增材制造2A42铝合金析出大量弥散细小Al2Cu相。晶粒细化明显，但T5态晶粒存在合并现象，T6态晶粒较T5态晶粒细小。T6态试样组织发生了明显的等轴化。同水平方向，试样室温抗拉强度由T5态的489MPa升至T6态的520MPa，提升了6.3%；屈服强度由T5态的421MPa升至T6态的484MPa，提高了14.9%。同一增材方向，室温抗拉强度由T5态的480Pa升至T6态的517MPa，提升了7.7%；屈服强度由T5态的428Pa升至T6态的463MPa，提高了8.1%。

关键词： 镁/铝异种金属   电弧增材制造   锌中间层   微观组织  

摘要： 采用电弧增材制造的技术，制备了以锌作为中间层的镁/铝异种金属单壁结构件，研究了增材制造的顺序对中间层微观组织演变的影响，确定了镁合金-锌-铝合金的增材方案，并测试了其力学性能。结果表明：采用铝合金-锌-镁合金的增材制造顺序，在镁合金的增材过程中，锌中间层部位会发生开裂，难以继续增材。采用镁合金-锌-铝合金的增材制造顺序，试样宏观成型良好。镁/锌之间生成的MgZn2等镁/锌金属间化合物和镁-锌熔合区内出现的孔洞等缺陷是导致镁/铝异种金属接头强度不高的主要原因。最终增材的镁/铝异种金属单壁结构件接头处的最大抗拉强度为30.4MPa，表现为脆性断裂。

关键词： 熔滴复合电弧增材制造   熔池行为   熔滴过渡模式   聚并   堆积层表面形貌  

摘要： 熔滴复合电弧增材制造中，连续可控的单分散熔滴流与倾斜钨极惰性气体（tungsten inert gas welding, TIG）电弧熔池的交互作用，决定了堆积层表面形貌、内部组织和制造缺陷等。为探明熔滴过渡模式对堆积层形貌的影响规律，基于计算流体力学法构建了熔滴复合电弧增材制造过程三维瞬态熔池行为数值模型，与单道单层堆积成形实验结果相结合，比较性地分析了两种典型熔滴过渡模式下的熔滴冲击、聚并、铺展、凝固全过程。研究结果表明，当熔滴由低频大滴模式过渡至高频小滴模式时，熔滴与TIG电弧熔池的聚并行为由部分聚并转变为完全聚并，进而导致堆积层表面的“鱼鳞纹”结构特征明显减小。该研究对于进一步深入理解熔滴复合电弧增材制造机理、优化堆积工艺参数具有重要意义。

关键词： 增材制造   高强铝合金   成形质量   微观组织   显微硬度  

摘要： 激光电弧复合增材制造过程中成形质量控制及微观组织演变规律等较焊接过程更为复杂。为了明确扫描速度对激光电弧复合增材制造高强铝合金成形质量、微观组织以及显微硬度等的影响规律，以2024高强铝合金为研究对象，采用激光与冷金属过渡加脉冲（Cold metal transfer and plus,CMT-P）电弧复合增材制造技术制备了不同扫描速度下的薄壁构件。研究了扫描速度对薄壁构件的成形质量、微观组织演变规律以及显微硬度的影响规律。研究结果表明，合理的调节扫描速度可以有效的提高薄壁构件的成形精度以及降低增材制造过程中的飞溅程度；所有试样均呈现周期性明暗分层结构，其晶粒结构沿沉积方向呈现梯度演变特征，底部区域为定向生长的柱状晶，顶部区域由粗大的柱状晶和等轴晶的混合结构组成；同时，不同扫描速度下的增材试样沿着增材方向从下到上的显微硬度走势基本相同，且增材试样稳定区域的显微硬度是基板硬度的80%～85%，其基本保持在90～115 HV0.98N之间。

关键词： 电弧增材制造   成型控制   工艺优化   微观组织  

摘要： 电弧增材制造具有成型效率高、环境适应性强、加工成本低、装备操作简单等优势，已成为大型金属结构件成形的先进技术，对推动新材料的高质量发展具有重要作用。但由于电弧增材过程涉及电弧传质传热行为、熔敷金属的动力学行为、合金化控制等复杂物理化学过程，结构件的成形和性能的控制较为困难。本文从技术分类、硬件系统、软件系统、成形控制和性能优化等方面总结了国内外电弧增材的相关研究进展，系统梳理了电弧增材型件的控形控性策略，并对该技术的未来发展趋势进行展望，旨在为该领域的后续研究与工程应用提供有益参考。

关键词： 综述   镁合金特性   电弧增材制造技术   成型质量   微观组织性能   耐腐蚀性能   制造缺陷  

摘要： 在设备轻量化与设备高端化并进的背景下,镁合金作为轻质合金,其年消耗量也在逐年增加。因具有高沉积速率、加工灵活性等特点,电弧增材制造技术(WAAM)成为制备高性能镁合金的重要手段,为此,对国内外镁合金电弧增材制造的研究和应用现状进行了梳理。首先,对镁及其合金的特性进行了总结(其具有轻质、高比强度、良好的加工性能等特点),这些特点使镁合金在交通、医疗及航空航天等领域展现出了巨大的应用潜力;其次,对电弧增材制造技术的分类进行了介绍,并对不同WAAM工艺的特点进行了比较分析;最后,针对镁合金电弧增材制造技术的研究现状,详细阐述了成型质量、微观组织性能、耐腐蚀性能、常见缺陷(如气孔、热裂纹、残余应力较大)的成因,以及针对这些制造技术缺陷的解决方案。展望未来,镁合金电弧增材制造技术进一步研究与改进的方向可以聚焦以下几个核心领域:一是优化制造过程中的热积累和冷却速率;二是创新镁合金焊丝的成分设计;三是对制造完成后的热处理工艺进行深入研究。

关键词： 电弧增材制造   脉冲频率   6061铝合金   微观组织   力学性能  

摘要： 【目的】旨在为电弧增材制造6061铝合金工艺参数选择提供参考依据。【方法】搭建了非熔化极惰性气保护焊(Tungsten inert gas, TIG)电弧增材制造平台,研究了不同脉冲频率对6061铝合金沉积层形貌、微观组织和力学性能的影响规律。【结果】结果表明,随着脉冲频率的提升,单层焊道鱼鳞纹逐渐变得细密,且单层焊道熔宽呈现先减小后增大的趋势,熔高呈现先增加后降低的变化规律;单层多道沉积试样晶粒平均尺寸在一定范围内先减小后增大,其断后伸长率持续增加,而抗拉强度和屈服强度则呈现先增后减的趋势。【结论】当峰值电流为170 A,脉冲频率为2.5 Hz时,试样的力学性能达到最佳水平,其抗拉强度达到166.6 MPa,屈服强度为129.2 MPa,平均硬度为61.3 HV。

关键词： 复合材料丝材   冷金属过渡   电弧增材   温度场  

摘要： 【目的】以TiB_(2)/6056复合材料丝材为焊材,采用冷金属过渡辅助脉冲模式(CMT+P)为加热方式,探索TiB_(2)增强铝基复合材料丝材的电弧增材工艺。【方法】采用Simufact welding软件模拟单层多道增材温度场,进行单层多道增材试验及微观组织分析。【结果】工艺研究结果表明,脉冲电流140 A,送丝速度8 m/min,焊接速度5 mm/s,为最佳的复合材料丝材增材参数;搭接间距为0.736倍单道焊道宽度时,单层多道增材层成形良好,表面平整。【结论】模拟和试验结果均证实,单层多道增材过程中,正在焊接焊道受前面焊道和后面焊接焊道的热作用均较大,导致焊后晶粒尺寸粗大。气孔大多位于焊道间熔合区处,TiB_(2)颗粒呈聚集态分布在α-Al的枝晶之间。

关键词： 电弧增材制造   高强钢   显微组织   显微硬度  

摘要： 电弧增材制造具有高沉积效率、高材料利用率、成本低的特点,为高端油气装备大型金属构件的制造提供了新的途径。本文采用CMT(Cold Metal Transfer)增材工艺制备了80Ni高强钢试样,研究了增材制造过程中低碳高强钢材料的微观组织和力学性能演变规律。结果表明,增材制造80Ni高强钢显微硬度与局部区域的显微组织有密切关系。整个增材制造试样主要由焊道内部的柱状晶区域和焊道间的等轴晶区域组成。在试样顶部和边缘区域,快速冷却形成的贝氏体和少量马氏体导致硬度较高,而试样中心区域多次加热形成的多边形铁素体和珠光体导致硬度降低。同时,增材制造试样的拉伸性能也呈现各向异性,沿扫描方向和搭接方向材料的抗拉强度和屈服强度均高于增材方向。这些发现为CMT增材制造工艺优化和增材构件的力学性能调控提供了参考。