关键词： 电弧增材制造技术   再制造   316L不锈钢   组织演变   力学性能  

摘要： 316L奥氏体不锈钢的是继304不锈钢之后又一种被广泛使用的不锈钢材料,因其具有无磁性、良好的耐腐蚀性以及耐热性等特点,广泛应用于海洋船舶、石油化工等领域。目前,大量因局部损坏而报废的316L不锈钢零部件,由于受到修复技术的限制,受损件只能重新熔化、铸造、再加工,不仅提高了生产成本,而且还降低了加工效率。增材再制造技术作为替代方案,可以为因局部受损而失效的零件带来一种高效率、低投入的修复方法。电弧增材制造技术作为增材制造技术的一种,在焊接技术的基础上开发而来,该技术除了具有成形效率高、制造成本低、生产周期短等优点,还拥有不受零件尺寸影响和原位制造能力,可用于修复大型零件。但现有研究主要集中在电弧增材直接成形整体零件上,而对于在传统方法制造的316L不锈钢基体上再成形316L不锈钢材料的研究比较少,因而利用电弧增材制造技术修复零件的可行性证据仍然不足。本文对在传统方法制造的316L基板上进行电弧增材再制造同种材料的过程进行了研究。首先,通过电弧增材单层单道焊道实验确定曲面响应、数值模拟和成形实验的电流强度和焊接速度范围。基于Minitab数据分析统计软件,对电弧增材再制造的输入参数和成形特征进行曲面响应实验。将电流强度和焊接速度作为响应因子,将焊道的熔深、熔宽和余高作为试验指标,以研究电流强度和焊接速度对焊道熔深、熔宽和余高的影响规律,并获得电流强度和焊接速度与焊道熔深、熔宽和余高之间的双向预测模型然后,基于Comsol有限元分析软件的固体传热和固体力学模块,采用移动热源和生死单元法技术,利用热-力学物理场耦合建模方法,建立了电弧增材再制造过程的有限元模型,以获取不同电流强度下316L电弧增材再制造过程中的温度场和应力场分布规律。最后,通过实验的方法,利用万能拉伸试验机、金相显微镜以及扫描电子显微镜等设备,对不同电流强度下成形的样件以及固溶处理后通过不同方式进行冷却的样件进行观察和检测,以研究不同成形参数和固溶处理后的不同冷却方式对电弧增材再制造修复件的力学性能和微观组织的影响规律。

关键词： ZM5镁合金   电弧增材制造   显微组织与性能   热处理  

摘要： 电弧增材制造(Wire Arc Additive Manufacturing,WAAM)作为一种先进的制造技术,以金属丝材为原材,以电弧为热源进行加工,具有加工自由度高、成本低、加工速度快等优点,非常适合镁合金的加工制造。本文采用Φ 1.2mm的ZM5镁合金丝材为原料,分别在送丝速度为7～13 m/min、焊接速度为5～11 mm/s条件下,对比研究送丝速度、焊接速度对WAAM-ZM5镁合金成形性、组织与力学性能及耐蚀性能的影响规律,并优化最佳工艺;结合热处理工艺参数调整,探索WAAM-ZM5镁合金力学性能提高的途径。本文主要结论如下:(1)WAAM-ZM5镁合金主要由β-Mg17Al12相和α-Mg基体组成,其中β相以不连续网状沿晶界分布,组织均为等轴晶。在单道壁打印过程中,随着打印高度的增加,热传导效应减弱,热对流、热辐射效应增强,冷却速率降低,熔池内积聚更多的热量,使得自单道壁底层道顶层,组织呈长大趋势,β相析出减少,显微硬度逐步降低。由于已沉积层表面在电弧热的作用下局部积累较多的热量,层间组织呈现粗化倾向,导致单道壁自下而上硬度出现规律性波动,硬度峰值位于层内细晶区,硬度谷值位于层间粗晶区。(2)随送丝速度增加,单道壁晶粒尺寸、耐蚀性逐渐增大,表面质量和拉伸性能先提升后降低,在9 m/min时,单道壁表面平整光滑,形成致密的鱼鳞纹,拉伸性能最佳;热输入逐步增大时,熔池内积聚热量增加,晶粒尺寸呈长大趋势,已沉积层通过短暂的原位热处理,有利于促进Al元素的均匀化分布,有效遏制了β-Mg17Al12相连成网状分布的可能。(3)焊接速度增大,β-Mg17Al12相析出增多。当焊接速度为5～7mm/s时,组织细小,当焊接速度为7～11 mm/s时,热输入基本达到热平衡,晶粒尺寸保持不变;单道壁尺寸逐渐减小,表面质量、耐蚀性、力学性能均呈现先增大后减小的趋势。当焊接速度为7 mm/s、送丝速度为9m/min时,WAAM-ZM5镁合金各项数据指标表现最佳,耐蚀性最优,其水平、竖直方向抗拉强度分别为287MPa和281 MPa,屈服强度分别为135 MPa和129 MPa,伸长率分别为16.0%和14.5%。(4)经过400℃×0.25 h+180℃×2 h热处理后,不仅消除了WAAM增材过程中的残余应力,且WAAM-ZM5镁合金基体组织未出现明显粗化,β-Mg17Al12由不连续的网状分布转变为点状弥散分布,降低了晶界处对位错运动的阻碍作用。其强化机制主要为Orowan强化,合金的拉伸性能得到显著提高,水平方向抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为304 MPa、138 MPa和20.0%,竖直方向抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为297 MPa、130 MPa 和 19.5%。400℃×0.25 h+180℃×4 h 处理后,β-Mg17Al12 出现偏聚,呈块状分布在α-Mg基体中,拉伸性能提升效果有所降低。

关键词： 电弧增材制造   低频振动   CMT   2319铝合金   微观组织   力学性能  

摘要： 电弧增材制造(WAAM)技术具有成本低、效率高、材料利用率大等优势,广泛用于航空航天等领域大型铝合金结构件的制造。但铝合金WAAM构件存在成形精度较差、组织分布不均匀、变形与应力、气孔等问题。本文在CMT增材制造Al-Cu合金过程中引入低频振动手段,促进熔敷层晶粒细化并减少气孔缺陷,达到优化WAAM Al-Cu合金组织与性能的目的。首先,研究了不同CMT电弧模式下的电弧形态和熔滴过渡行为以及不同工艺参数下单道单层和单道多层成形特征。结果表明,CMT-PADV模式更适用于Al-Cu合金的WAAM。当送丝速度为4 m/min,焊接速度为8 mm/s时,单道多层熔敷层成形良好,可作为合理的Al-Cu合金WAAM工艺。在此基础上分别研究了振动频率和振幅对WAAM Al-Cu合金组织与性能的影响。通过改变激振器转速实现对振动频率的调节,转速越高频率越大。分别选取1200r/min、3000 r/min和4800 r/min三组转速,并设置未振动的对照组,研究了振动频率变化对构件组织与性能的影响。结果表明,随着振动频率的增加,熔池流动性得到改善。当转速为4800 r/min时熔敷层平均层宽增加5.3%,平均层高减小8.8%,熔池的降温速率提高了2倍;试样内层粗晶区平均晶粒尺寸由51.9μm减小到42.0μm,晶粒细化程度达到19.1%。振动引起熔敷层微观组织晶粒细化,随着频率的提高细化程度增加,且粗晶区的晶粒细化效果最为显著。振动激发熔池内产生强制对流,枝晶颈、根部受动态弯曲应力与重熔作用发生疲劳断裂,产生的枝晶碎片抑制了枝晶的生长并提供更多形核质点,从而达到晶粒细化效果;随振动频率的增加织构强度降低,织构取向趋于弥散,高角度晶界比例由76.2%增加到92%,表明试样塑性得到提升;施加振动对试样横向与纵向抗拉强度的影响并不明显,但断后伸长率均随着振动频率的增加而显著提高。横向与纵向断后伸长率在4800 r/min时均最大,分别为22.2%和23.5%,比未施加振动时提升了15.6%和38.2%。断口表面气孔尺寸减小,分布更加弥散,且韧窝组织增多,表明振动频率的增加能有效改善构件的韧性。通过改变激振器偏心角度实现对振幅的调节,偏心角度越大振幅越大。在1200r/min转速下分别选取4°、8°和12°三组角度值以及未振动的对照组,研究了振幅变化对构件组织与性能的影响。结果显示,振幅的增加同样提高了熔池的流动性,当偏心角度为12°时熔敷层的平均宽度增加5.1%,而平均层高降低7.8%,熔池的降温速率可达未振动时的2.4倍;振幅的增加能有效降低粗晶区的晶粒尺寸,当偏转角度为12°时,横向与纵向断后伸长率值最大,分别为23.7%和22.4%,相比于未施加振动试样提高了23.4%和31.8%。同时,其横向与纵向抗拉强度分别提升了4.3%和2.9%,达到了278.3 MP和272.7 MPa。表明振幅的增加能有效提高试样的强韧性。综上所述,在CMT电弧增材制造Al-Cu合金过程中施加一定频率和振幅的低频振动可有效改善Al-Cu合金组织与性能。

关键词： 铝合金   激光诱导电弧   增材制造   轧制   热处理  

摘要： 2319铝合金具有密度小、强度高等优点,可作为轻量化结构材料广泛应用于工业制造领域。铝合金增材制造技术具有简化生产制造流程,缩短生产周期,可以加工结构复杂的结构件等特点。激光诱导电弧增材制造技术以电弧为主,激光为辅,能够提升电弧增材制造的成形质量和力学性能,同时具有高堆积速率、高的材料利用率、低的设备费用以及可以制造大型构件等优点。轧制可以进一步改善金属材料的组织性能和控制成形。本文介绍了一种新型激光诱导电弧增材-轧制复合工艺,将激光诱导电弧增材和轧制工艺结合起来,轧制后利用增材的逐层递增的特性,后一层熔覆对前一轧制层起到热处理的效果,旨在研究利用增材-轧制复合工艺制备2319铝合金的可行性,提高成形质量和力学性能。 本文首先对比研究了单MIG电弧增材制造和MIG电弧增材-轧制复合工艺制造的试样。研究发现,轧制可以有效改善2319铝合金试样显微组织,使等轴晶增多,晶粒减小,气孔数量减少和平均尺寸减小,Cu元素分布更均匀,织构强度减弱。轧制后平均硬是94.83HV0.2,极限抗拉强度是267.31MPa,分别提高5.86%和16.07%,但是断后伸长率仅为9.64%,降低37.72%。试样表面残余应力增大,但分布更均匀。 然后对比研究了激光诱导电弧增材制造和激光诱导电弧增材-轧制复合工艺制造试样。研究发现,激光诱导电弧增材的沉积试样成形更好,试样表面平整,侧壁连续。微观组织得到进一步改善,气孔率明显下降,经过轧制后,织构强度减弱。相比单MIG电弧增材,激光诱导电弧增材-轧制复合工艺试样的平均硬度是96.39HV0.2,极限抗拉强度是285.91MPa,分别提升了6.34%和24.15%,断后伸长率是11.18%,仅降低了27.54%,同时残余应力分布更加均匀。 最后对MIG电弧增材-轧制复合工艺和激光诱导电弧增材-轧制复合工艺制造2319铝合金试样进行了热处理(固溶+人工时效)。热处理后,微观组织分布更均匀,析出相增多。经过轧制的试样显微硬度,抗拉强度和断后伸长率显著提升,残余应力得到释放,且分布更加均匀。

关键词： 电弧增材制造   成形工艺   微观组织   元素分布   路径规划  

摘要： 作为一种轻质金属,铝合金几乎应用于航空航天制造、国防、汽车、食品加工、结构和低温应用等各个领域。而Al-Si合金是应用最广泛的铸造铝合金,特别是在制造业领域。其具有良好的铸造性、优良的气密性、较好的流动性、热裂纹倾向性小、收缩率小的特点。其耐腐蚀性和机器可加工性能较好,也常用作焊接填充材料。随着船舶轻量化越来越受重视,铝合金的在船舶上的应用更加普遍,被广泛应用于船舶与海洋工程装备制造中。电弧增材制造技术利用电弧焊工艺的概念与送丝机构相结合,原料金属丝被电弧产生的热能熔化,熔融的金属以逐层堆积的方式沉积在给定的基板上,从而形成完整的金属结构件。 本文采用GTAW电弧实验方法对4043和4047两种铝硅合金焊丝进行电弧增材制造相关的研究,成功制造出4043和4047两种铝合金增材结构墙壁件。并对不同硅含量的两种铝硅合金焊丝的增材墙壁的宏观成型和微观组织进行比较,并揭示了硅元素含量对铝合金电弧增材结构件力学性能的影响。研究了单层单道焊缝良好成形的工艺参数范围,探究了电弧电流、行进速度、送丝速度、弧长和频率对单层单道焊缝成形影响,其中电弧频率对焊缝形貌的影响较小。最终选取合适的电弧工艺参数为电弧电流为140A,送丝速度为140cm/min,行进速度为30cm/min,电弧长度为4mm,频率为100HZ。 采用相同的焊接工艺参数用ER4043和ER4047在4043铝合金基板上进行增材墙壁的堆积,发现4047铝合金墙壁宏观成型表面起伏不平,产生了驼峰缺陷,而且4043和4047铝合金墙壁侧壁都产生了白色氧化物,但顶层焊道却产生了的无定形氧化层。比较4043和4047铝合金微观组织,发现两种增材件微观组织都有由两种相组成,分别是原铝相和铝硅共晶相,其中共晶硅弥散填充在在原初铝晶粒之间,而且顶层晶粒均由形状较小的二次枝晶组成。但是4043铝合金中部区域产生了分区现象,分为细晶区和粗晶区,甚至细晶区中由于过冷作用出现了少量等轴晶,而粗晶区是由于经过再加热过程,柱状晶变得更加粗大。4047铝合金中层间微观组织较为均匀,铝晶粒形成了二次枝晶的形状。 通过对比两种增材件的拉伸性能可知,4047增材件的横向抗拉强度最大可达到199.27MPa,横向断裂延伸率最大可达到为15%;4047增材件的纵向抗拉强度最大可达到187.98MPa,纵向断裂延伸率最大可达到为11.25%;4043增材件的横向抗拉强度最大可达到160.25MPa,横向断裂延伸率最大可达到为22.2%;4043增材件的纵向抗拉强度最大可达到152.36MPa;由此可知,4047增材件比4043增材件的强度性能更好,而塑性性能更差,通过对微观组织内的硅元素含量分析可知,4047铝合金含有更多的共晶硅成分,这是导致塑性降低的重要原因。拉伸试件的断口都出现出大量韧窝,这表明两种增材件都表现出韧性断裂的特征。对α-Al相和铝硅共晶相的纳米压痕测试分析,4043和4047中α-Al相的纳米硬度分别为0.919GPa和0.947GPa,铝硅共晶相的纳米硬度分别0.938GPa和1.053GPa,结果表明α-Al相比铝硅共晶相表现出更软的性质,进一步说明的硅元素对铝相的强化作用。 通过对增材制造金属块堆积的成型路径分析,发现当采用之字形连续焊道时,焊接过程中的热积累,使得焊道之间能够搭接得较为平整,但是在熄弧阶段出现了塌陷的情况,最终金属块的无法搭接较高层。

关键词： 电弧熔丝增材制造   钢-镍异种金属   交织沉积   裂纹行为  

摘要： 随着航空工业的发展,异种金属结构零部件的需求日益旺盛。传统异种金属结构采用焊接方式,接头冶金结合容易产生金属间化合物、裂纹等缺陷,严重影响零部件性能与服役寿命。电弧增材制造技术能实现异种金属结构与功能一体化制造,为解决传统制造难题提供了新的思路。本文以电弧熔丝增材制造技术为研究对象,采用316L不锈钢焊丝与Inconel 718镍基合金焊丝双丝交织沉积,实现了高强度钢-镍异种金属零部件制造。然而,钢-镍界面裂纹缺陷仍是困扰异种金属结构高效制造的重要原因之一。本文重点对电弧双丝交织增材制造钢-镍异种金属界面裂纹萌生与扩展的机理进行了相关的研究,内容主要包括: (1)通过采用双丝交织路径沉积钢-镍双金属薄壁结构,阐明了界面微观交织组织特征与裂纹萌生扩展之间的联系。研究发现界面交织组织主要为胞状晶和柱状晶,且有细小的等轴晶层。枝晶与晶界之间存在明显的Nb、Mo微量元素与少量碳化物的偏析,产生了长链状的Laves组织。由于IN718镍基合金密度高于316L不锈钢,熔融金属液滴表面张力较大,当IN718熔覆时,在316L沉积层表面形成熔池,在马兰戈尼对流效应下,316L基体向IN718表层呈弧线状流动,在界面处形成等轴晶层。此界面等轴晶层晶粒尺寸细小且取向无序,属于再结晶,并且对位错有钉扎作用,容易引起应力集中。另外,Nb、Mo元素的偏析,会导致碳化物和Laves相沿晶界生成,这两种低熔点、脆硬的析出物受热重熔,容易形成液膜,降低晶界强度。由此,在凝固过程中由于细晶层区应力集中且晶界强度降低,产生液化裂纹。 (2)通过建立三维瞬态热力耦合模型,模拟了电弧熔丝增材制造过程中不同沉积层数的温度场和应力场。研究了温度场和应力场对钢-镍异种金属界面处裂纹萌生和扩展的影响。研究表明由于316L和IN718的熔点以及热传导率的不同,镍侧温度梯度较大,钢侧温度梯度较小,晶粒的形核和生长呈现非均匀性,形成不同组织形貌。同时由于两种材料不同的热膨胀系数和弹性模量,界面处容易产生应力集中,且应力峰值偏向于Ni侧。在凝固过程中,残余应力为裂纹的萌生和扩展提供了必要条件。由于Ni侧的应力更为集中,因此裂纹一般从界面处的Ni侧萌生和扩展。 本文实验与理论模拟结果相吻合,充分揭示了界面微观组织与裂纹行为之间的内在联系。研究成果有助于更好地了解增材制造异种金属结构热裂纹产生和抑制机理,为制造大尺寸零部件和实际应用提供理论基础与技术指导。

关键词： 电弧增材制造   低合金钢/双相不锈钢复合结构   过渡层   显微组织   力学性能  

摘要： 低合金钢/双相不锈钢双金属复合结构件具有优良的强度及耐腐蚀等性能,与同等尺寸双相不锈钢相比,可避免合金资源浪费,大幅降低生产成本,发挥不同材料的性能,被用于石油化工、海洋工程等多个领域。然而,传统加工制造手段在双金属复合结构件制造时,在材料成分布局及复杂结构件成型难度较大,且制造过程繁琐。而电弧增材制造技术能够使同一构件中的材料成分呈连续性变化,实现材料的结构功能一体化,在制造复合结构件方面具有巨大优势。因此,采用电弧增材制造低合金钢/双相不锈钢双金属复合结构件具有长远的意义。本文通过电弧增材制造技术成型了低合金钢/双相不锈钢复合结构,并对复合墙体各区域的微观组织构成和性能进行了表征和分析,发现在低合金钢与双相不锈钢过渡区域组织存在马氏体,导致界面硬度突变至319HV0.2,该区域与后续沉积双相不锈钢存在明显界面,界面冶金结合强度较高,但延伸率较低(～5.07%),结合界面附近存在局部性能差异。与低合金钢相比,双相不锈钢沉积金属表现出良好的耐腐蚀性能,但耐蚀性能略低于热轧态2205双相不锈钢。进行了不同双相不锈钢沉积层数增材制造试验,研究了逐层沉积过程热循环对双金属复合结构件界面微观组织和力学性能的影响,发现堆积层数在3层以上,后续堆积并未对界面组织及元素扩散造成影响。添加了奥氏体不锈钢(ER309L)过渡层用于改善双金属复合结构结合界面组织及性能,结合界面延伸率提高至14.6%,界面硬度降低(～254.3HV0.2),缓解了两侧材料性能差异,但其较高含量Ni元素使后一层双相不锈钢沉积金属奥氏体和铁素体双相比例失衡,熔合界面附近出现Ⅱ型晶界。结合奥氏体形成元素、铁素体形成元素及舍夫勒图,设计了三组不同Creq/Nieq的药芯焊丝过渡层材料,进一步优化低合金钢/双相不锈钢复合结构件界面组织及性能。结果表明,随着过渡层Creq/Nieq从 1.89增加到2.46和3.89,过渡层组织由马氏体和铁素体变为奥氏体和铁素体,均与两侧沉积金属熔合良好,过渡层Creq/Nieq从 2.46增加到3.89与低合金钢界面形成的马氏体层宽度增加,两种过渡层均与双相不锈钢沉积金属无明显界面,组织实现梯度过渡,且两侧沉积金属硬度差异减小,过渡趋于平稳,与低合金钢界面结合强度为590MPa,延伸率为12%。采用纳米压痕技术表征了低合金钢沉积金属熔合界面附近微观组织力学性能,确定了在具有浮凸的特点及附近组织形态类似位置具有较高硬度值,界面处微区力学性能不均匀,Creq/Nieq=3.89过渡层界面处硬度值最高为13.04GPa。结果表明,当过渡层Creq/Nieq=2.46时,可以有效缓解双相不锈钢沉积金属与低合金钢沉积金属界面性能差异,获得高质量的双金属复合结构件。

关键词： MIG-WAAM   FLUENT   温度场   流场  

摘要： 增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术是一种基于离散堆积原理的新材料成形概念。而电弧增材制造(Wire and Arc additive manufacturing,WAAM)是AM技术重要分支,在制造大尺寸复杂零件上具有适应性高、成本低、生产周期短等优势。但其过程不稳定性易带来成形缺陷,从微观角度分析成形过程中的温度场和流场对提高其稳定性有指导意义。实验观测受限于技术难以分析其温度场与流场分布规律。因此本文采用数值模拟方法分析电弧增材制造电弧、熔滴和熔池温度场和流场分布,揭示成形过程中的传热传质特性,为WAAM工艺改进提供理论基础。 本文以316L不锈钢焊丝为原料,基于单层单道预实验,分析沉积电流与速度对熔覆层形貌尺寸参数的影响。发现沉积电流与熔覆层的层宽和高度呈正相关,而随着沉积速度增大,熔覆层的高度和宽度均呈下降趋势。并且根据焊道形貌,选取成形稳定的工艺参数用于后续模拟。 考虑熔滴生成并滴落过程中所受主要作用力,借助VOF流体体积函数结合CSF连续表面张力模型建立熔滴过渡数值模型。分析了不同电流参数对熔滴过渡的影响,基于高速摄影图像对比模拟与实验,分析焊丝熔化部分长度与过渡频率随电流变化趋势,认为电磁力沿轴线梯度绝对值的变化是熔池过渡类型改变的主要原因。针对过渡过程中多滴粘合集中过渡的现象,分析WAAM常见滴状过渡,熔滴内部速度场变化情况。建立了基于流体动力学和电磁学原理的三维WAAM电弧模型,模拟计算常见熔覆层表面的电弧能量形态,并提取截面不同路径上的电势、速度、温度与压强参数。研究发现熔覆层对电弧形态与参量分布影响较大。 建立气、液、固耦合状态下,电弧增材制造熔池流动数值模型,探究熔池温度场与流场的变化以及熔滴与熔池的交互作用。结果表明,基板温度随沉积时间的增加逐渐升高。熔池受热输入与散热平衡的影响,从初始阶段的圆形变成稳定后的椭圆,熔池宽度与深度保持相对固定。分析熔池稳定后熔滴过渡周期内熔池形态与速度场的变化,结果表明,熔滴过渡周期内熔池上表面呈震荡扩散,上表面的速度值远大于熔池内部。分析认为是熔池上表面受到电弧力、熔滴冲击力与表面张力的共同作用所致。分析熔池纵截面与横截面的速度场与流线分布,发现涡流易出现于熔池上表面边缘与熔滴正下方,对熔深与熔宽起到扩大作用。分析沉积速度对熔池形态、温度场和流场变化的影响,结果表明沉积速度增带会加大热源前方的温度梯度,熔池中的最高温度会降低,熔池流场分布范围减小,流速减小,熔覆层的宽度与高度也会降低。对比实验熔池尺寸,与模拟结果吻合良好。

关键词： 冷金属过渡技术   工艺参数   显微组织   抗拉强度   耐磨性能  

摘要： 冷金属过渡电弧增材制造技术（WAAM-CMT）具有电弧生产率高、生产成本低、易生产大型零部件、低热输入的特点,有利于零部件的连续打印操作。10Cr Ni3Mo V（921A）是我国自主研发的低合金结构钢,因其具备优异的强度、良好韧性以及不错的耐蚀性等优点被用作舰船的关键零部件制造,焊丝牌号为JS590。本文以CMT电弧为热源进行再增材试验,探究增材工艺参数对单层单道焊道、多层单道直壁墙、多层多道块体的宏观尺寸、微观组织、显微硬度、拉伸性能、耐磨性能和耐蚀性能的影响因素,并得到以下结论:（1）在单层单道实验中,热输入的大小影响着焊道的宏观尺寸,而热输入又受到焊接速度与送丝速度的影响。实验表明:在成形过程中,焊道宏观尺寸随着焊接速度的增大,焊道的熔宽、熔深、余高逐渐下降,验证了单道单层铺展性与焊接速度呈正相关的关系;随着送丝速度的增大,焊道的熔宽、熔深逐渐增大,余高随着送丝速度的提高呈现上升后下降趋势,验证了单道单层铺展性与送丝速度呈正相关的关系。在焊接速度为8 mm·s-1,送丝速度为7.5和8 m·min-1时,焊道表面较为平整,为最佳工艺参数。（2）在进行多层单道直壁墙打印时,直壁墙表面随着送丝速度的增加变的更加粗糙。在显微组织方面,与单层单道焊道相比较而言基体、热影响区、重熔区组织并无明显变化,在沉积层中无马氏体组织的生成,铁素体形状变为针状和块状铁素体混合,还生成少量粒状贝氏体。在显微硬度方面,两参数下硬度变化不大,基体硬度值在230-250HV0.5,增材区的硬度值在240-290 HV0.5。送丝速度为7.5 m·min-1时,X、Y轴平均抗拉强度分别为828.7 MPa和806.2 MPa,伸率分别为13.21%和12.50%,均大于送丝速度为8 m·min-1沉积件拉伸性能。送丝速度为7.5 m·min-1时,上、中、底部的自腐蚀电位分别是-0.9829 V、-0.8726 V、-0.9905 V,在焊接速度相同的情况下,送丝速度为7.5 m·min-1增材制造件比送丝速度为8 m·min-1的增材制造件耐蚀性较好。送丝速度为7.5 m·min-1时下中底部区域摩擦系数分别为0.584、0.611、0.602,而在送丝速度为8 m·min-1时下部、中部、底部摩擦系数均在0.709左右,可得送丝速度为7.5 m·min-1时耐磨性较为优异。（3）焊接速度为8 mm·s-1,送丝速度为7.5 m·min-1时打印出的多层多道块体未出现明显的坍塌现象,块体表面整体成形质量较好。随着沉积层数的增加,物相组成逐渐稳定,基本相组成为α-Fe相,在热影响区基本组成为粗大的马氏体和块状铁素体,在重熔区与熔覆层时,马氏体组织逐渐较少甚至消失,针状与块状铁素体逐渐增多成为主要物相。平均显微硬度在235.6 HV0.5左右。随着层数的增加,到热影响区位置因为发生了马氏体转变硬度呈现升高趋势,平均硬度在323.9 HV0.5左右。当到达沉积层时及以上区域时,组织逐渐区域稳定,硬度值呈现周期性变化。试样在沿着X、Y、Z轴和结合处的平均抗拉强度分别为708.2 MPa、707.23 MPa、680.77 MPa和695 MPa。沿X、Y、Z轴和结合处的延伸率分别为15.46%、15.36%、12.21%和14.16%,四处位置的断裂方式均为有大量韧窝存在的韧性断裂。基体、上、中、底部的自腐蚀电位分别是-0.5054 V、-0.4260 V、-0.4494和-0.2963 V,底部的自腐蚀电位比上部、中部和基体要高,表明底部区域材料的腐蚀趋势较小。上中下区域平均摩擦系数分别为0.673、0.721、0.706,随着沉积层数的增加,摩擦性能开始逐渐变好,当到达一定的沉积层数时,摩擦性能开始呈现下降趋势,其主要原因在于最上层部分组织晶粒尺寸变大的原因导致。