关键词： 双丝电弧增材制造   NiTi合金   组织与性能   超弹性  

摘要： 针对镍钛合金增材制造过程中微观结构和成分难以调控的问题，本研究采用双丝电弧增材制造技术，通过控制Ni丝和Ti丝的送丝速度，精确调节镍钛合金的原子比和相组成，从而获得性能优异的NiTi合金。结果表明，在纵向熔覆道中心区域，当Ni/Ti原子比为8∶10时，沉积的NiTi合金主要由Ti2Ni相组成，并伴有少量富Ti颗粒，显微硬度和抗压强度分别达到560HV和1600 MPa；当Ni/Ti原子比为11∶10时，NiTi相中夹杂有Ti2Ni相，在循环压缩过程中出现1.6%的不可恢复应变；当Ni/Ti原子比为15∶10时，NiTi相中形成团簇状Ni3Ti相，纵向断裂应变接近40%，且循环压缩后仅出现1.2%的不可恢复应变，表现出良好的超弹性。此外，与纵向熔覆道中心区域相比，不同Ni/Ti原子比试样的横向搭接区域微观组织呈现明显的晶粒粗化和成分偏析现象，其抗压强度和塑性变形能力均显著降低。

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：电弧增材制造M350钢凝固组织由柱状树枝晶和胞状树枝晶组成，在枝晶间区域发现Ni,Mo和Ti三种元素偏析。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时达到峰值，分别为534HV,1600,1658 MPa，同时断后伸长率保持在13.0%以上。此外，电弧增材制造M350力学性能在水平方向和垂直方向存在各向异性，在峰值时效条件下各向异性差值达到最大，屈服强度差值为360 MPa，极限抗拉强度差值为287 MPa。

关键词： 钛合金   摆动激光   增材制造   成形   组织性能  

摘要： 研究了不同激光摆动参数对激光-电弧复合增材制造轨道交通用TC4钛合金成形质量、微观组织及力学性能的影响。与传统的电弧增材制造相比，摆动激光能诱导电弧，增强了增材过程电弧稳定性。采用0.5 mm的小摆幅时增材成形质量较好，而激光不摆动时成形起伏较大，摆幅1 mm时则墙体粗糙度较大。在摆动幅度为0.5 mm时，形成典型的钉子状熔深，有效细化了晶粒尺寸，而当激光不摆动和摆幅过大时，熔合线近乎水平，晶粒垂直向上连续生长，导致晶粒尺寸粗大。在0.5 mm摆幅下，细化晶粒效果最为显著，试样的拉伸性能最佳，横向拉伸强度为814.74 MPa，纵向拉伸强度可达到949.07 MPa。

关键词： 多电极电弧   电弧增材制造   热质传输   电弧特性   成形控制  

摘要： 针对成型件高精度控形与低损伤控性的实现需求，以及在增加熔敷量的同时达到热源热、质、力深度解耦的目标，多电极电弧焊接/增材技术已逐渐成为学术界与工业界共同关注的热点。本文对多电极电弧工艺的发展历程进行了系统综述，全面梳理了多电极电弧焊接与增材领域的前沿研究成果，并对多电极电弧中不同类型的耦合电弧进行了分类总结，多电极电弧系统通过引入多个电极，实现了对耦合电弧热质力传输过程的更精细调控，有助于优化沉积层的成形质量，降低缺陷，提高制造精度。强调了不同类型多电极电弧工艺在热源和电极排布方式，热质力解耦传输特性的区别，总结了焊接过程参数对耦合电弧稳定性的影响机制，最后，本文提出了适用于电弧熔丝增材制造领域的多电极电弧特性，探索复合材料构件的高性能制造，搭建新型多电极电弧技术的工艺数据库，为耦合电弧和多电极电弧增材制造技术的应用推广提供有价值的参考。

关键词： NiTi形状记忆合金   电弧增材制造   微观组织   功能特性   异质结构  

摘要： NiTi形状记忆合金（shape memory alloys,SMAs）因其独特的超弹性和形状记忆效应得到了广泛应用。然而，传统制造方法难以制备复杂形状和精确调控微观组织的NiTi合金。电弧增材制造（WAAM）技术因其逐层沉积的特点，为NiTi合金的制备提供了新的解决方案。本文综述了电弧增材制造NiTi形状记忆合金的研究进展，着重探讨了工艺参数对其微观组织、相变行为及力学性能的影响。分析了不同电弧工艺（如熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊和冷金属过渡）在制备NiTi合金时的优缺点，并总结了电弧增材制造技术在成型质量、相变温度调控和力学性能方面的最新成果。重点探讨了电弧增材制造逐层沉积过程中，由高热输入、低冷却速率和重复热循环导致的显著微观结构不均匀性和氧化问题，这对力学性能及超弹性表现产生了不利影响。针对该问题，提出了通过工艺优化、主动冷却、引入第三元素及热处理等手段来改善材料均匀性的策略。此外，本文还讨论了NiTi合金与其他金属的异质结构设计，指出电弧增材制造制备多材料复合结构在高性能器件中的潜力。尽管电弧增材制造在制备复杂形状和多材料结构方面具有优势，但仍面临氧化、元素蒸发及层间结合性差等问题。未来研究需聚焦于热处理优化与微观组织调控，开发新型多金属复合材料，探索提高界面结合性和抗氧化能力的创新手段，以进一步提高NiTi合金的性能并扩大其应用领域。

关键词： 镍基高温合金   电弧熔丝增材制造   热处理   数值模拟   双丝焊接  

摘要： 增材制造技术是制造业信息化、数字化、智能化的重要组成内容，而电弧熔丝增材技术在镍基高温合金成形中具有显著的优势。从金属增材制造技术分类、发展历程、标准规范、技术原理等方面，对比分析了不同增材制造技术的优势与局限。重点介绍了镍基高温合金电弧熔丝增材制造工艺过程，从电弧增材工艺、增材件的后热处理和增材成形数值模拟三个方面介绍镍基高温合金电弧增材的优势与存在的问题。总结镍基高温合金电弧增材技术在现阶段的应用情况，通过对熔滴过渡进行改善，使熔滴更加平稳过渡来获得高质量的成形件；将双丝焊接应用于增材制造，提高了增材制造的生产效率；通过后热处理的工艺，有效降低镍基高温合金增材件的残余应力并改善微观组织，提高力学性能；利用数值模拟更加精确地分析逐层沉积过程中熔滴过渡和温度场变化，来控制镍基高温合金增材件的凝固过程的晶粒变化和元素偏析。

关键词： 镁合金   电弧增材制造   固溶处理   耐磨性能   摩擦转变组织层  

摘要： 固溶处理能有效提升电弧增材制造（WAAM）镁合金的力学性能，但对其磨损性能的作用机制仍不清楚。试验采用光学显微镜、扫描电镜、多功能摩擦磨损试验机、EBSD以及纳米压痕仪等设备，研究400℃下固溶处理时长（0、2、4、6、8、10、12 h）对WAAM AZ91微观组织及滑动磨损行为的影响规律和作用机制。结果表明：随固溶时间的延长，晶粒尺寸逐渐增加（原始沉积态/9.9μm→12 h/105.6μm），析出相逐渐减少（原始沉积态/4.8%→12 h/0.7%），这导致基体组织硬度逐渐降低（原始沉积态/73.4HV→12 h/60.3HV）。然而，随固溶时间的延长，磨损体积先减少后增加，固溶处理6 h的试样耐磨性能最好，较原始沉积态提升约19.2%。磨损体积的先减小后增加是因为材料的耐磨性受磨痕亚表层摩擦转变组织层硬度的影响。基体组织的磨损硬化能力先显著增加（原始沉积态/17.1%→6 h/40.6%），固溶处理6 h后趋于稳定。摩擦转变组织层的硬度先增加后减小，固溶处理6 h达到最大值1.66 GPa。

关键词： Inconel 718合金   电弧增材制造   超音频脉冲电流   微观组织   力学性能  

摘要： 电弧增材制造(WAAM)在镍基高温合金零件的生产制造中具有自由度高、生产速度快和材料利用率高的优势，但由于增材成形过程中的高热输入容易造成合金的组织粗大和Laves相大量析出，大大降低了其力学性能。基于此，提出了一种在钨极气体保护焊的基值电流上施加超音频脉冲电流的方法来调控电弧热分布以及焊接熔池。采用光学显微镜、扫描电镜和电子万能试验机等对不同电流模式下增材制造的Inconel 718合金微观组织和力学性能进行了分析和研究。结果表明：超音频脉冲电流的加入使电弧热源更加集中，熔池的流动性增强，促进了强化元素中Nb和Mo等难溶元素在基体中的溶解扩散，从而抑制了Laves相的析出；施加超音频脉冲电流后Inconel 718合金的组织为较为细小的枝晶结构，Laves相的尺寸减小、分布的连续性降低；当施加的超音频脉冲电流大小为20 A,脉冲频率为50 kHz,占空比为20%时，合金的屈服强度为506 MPa、抗拉强度为821 MPa,伸长率降低至26.5%。

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： 多电极电弧   电弧增材制造   热质传输   电弧特性   成形控制  

摘要： 针对成型件高精度控形与低损伤控性的实现需求，以及在增加熔敷量的同时达到热源热、质、力深度解耦的目标，多电极电弧焊接/增材技术已逐渐成为学术界与工业界共同关注的热点。本文对多电极电弧工艺的发展历程进行了系统综述，全面梳理了多电极电弧焊接与增材领域的前沿研究成果，并对多电极电弧中不同类型的耦合电弧进行了分类总结，深入分析了各自的优劣特性，全面总结了多电极电弧增材制造技术的最新研究动态与发展趋势。本文进一步提出了适用于电弧熔丝增材制造领域的多电极电弧特性，为耦合电弧和多电极电弧增材制造技术的应用推广提供有价值的参考。