关键词： 增材制造   TC4钛合金   力学性能   疲劳寿命  

摘要： 钛合金是深海潜水器耐压结构的主要候选材料。电弧送丝增材制造技术(WAAM)凭借其高效率、低成本、高灵活性等优点,在深潜器耐压结构部件上极具应用前景。然而,增材制造钛合金的力学性能问题阻碍了其进一步发展。本文选取电弧送丝增材制造TC4钛合金材料开展试验得到其相关力学性能参数,并进一步建立疲劳裂纹萌生寿命的有限元预测模型,通过与试验结果对比验证此模型在预测增材制造TC4钛合金材料疲劳裂纹萌生寿命时的可行性。试验结果表明:电弧送丝增材制造TC4钛合金的弹性模量、抗拉强度、泊松比等性能与传统TC4锻件的相近,但疲劳性能差距较大;本文建立的疲劳裂纹萌生寿命预测模型与试验结果误差不超过40%,具有一定的参考价值。

关键词： 电弧增材制造   显微组织   力学性能   镁合金   钆  

摘要： 采用钨极惰性气体保护焊(TIG)电弧增材制造技术制备钆质量分数分别为2%,3%,10%的Mg-Gd合金,研究了钆含量对Mg-Gd合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:不同钆含量Mg-Gd合金的显微组织均由镁基体和第二相Mg_(5)Gd组成。随着钆含量的增加,沿晶界分布的第二相Mg_(5)Gd的数量和尺寸增加,形状由圆形颗粒状向长条状转变,合金中气孔数量及尺寸降低,镁晶粒从柱状晶向等轴晶转变,且晶粒尺寸先减小后增大,当钆质量分数为3%时达到最小。随着钆含量的增加,合金的强度增大,断后伸长率下降,断裂方式均为韧性断裂。

关键词： 电弧增材制造   钛合金   微观组织   拉伸性能  

摘要： 采用等离子电弧增材制造技术制造了TA15钛合金直壁构件,并对其不同区域的组织特征及拉伸性能进行了研究。结果表明,在电弧增材制造过程中,受热输入、热循环及冷却速度的影响,构件不同区域组织存在明显不同,主要有针、片状α、针状马氏体α′、网篮组织、魏氏组织及大等轴原始β晶。中、下层存在短棒状α,为初生α。拉伸数据显示,垂直于焊缝方向与平行于焊缝方向性能不同,存在明显各向异性。

关键词： 激光电弧增材制造   铝合金   点阵杆件   激光参数   精度   性能  

摘要： 采用Box-Benhnken响应面分析法分析了激光参数对激光电弧增材制造2319铝合金点阵杆件成型精度与性能的影响.试验影响因素为激光功率、激光脉冲频率和激光占空比,响应指标为杆件直径、杆件粗糙度和杆件抗拉强度.结果表明:激光功率的变化对杆件直径的影响最显著,激光使电弧能量密度更为集中,导致杆件直径变大;激光功率的变化对杆件粗糙度的影响最大,合适的激光功率能够使熔滴具有良好的铺展性,获得粗糙度较低的杆件;激光脉冲频率对杆件抗拉强度的影响最大,脉冲激光增大了熔滴内部流速,能够减小铝合金内部气孔含量,提高杆件抗拉强度.基于对三个响应指标的综合评定,得出激光作用下所获得的最优杆件的参数为:激光功率为353 W,脉冲频率为60 Hz,占空比为34%,并在此工艺下成功制备出铝合金点阵结构.

关键词： Inconel 718合金   电弧增材制造   显微组织   调控工艺  

摘要： 文章首先对电弧增材制造的成形原理和优缺点进行了阐述,然后对有关Inconel 718合金电弧增材制造件的微观组织及力学性能特征的最新研究成果进行了整合,并对施以脉冲电流、双级时效热处理和道次间轧制的三种主要优化处理工艺进行了介绍,最后对Inconel 718合金高质量结构件的调控工艺进行了总结与展望。

关键词： 电弧增材制造   双丝电弧增材制造   超高强铝合金   力学性能  

摘要： 为改善Al-Zn-Mg-Cu铝合金电弧增材过程中出现的工艺和缺陷问题,利用双丝电弧增材技术,制备了AlMg-Zn-Cu-Sc合金.根据电弧增材过程中的工艺以及成形情况,对该工艺中的送丝位置,送丝速度以及变极性频率等工艺参数进行分析.通过工艺试验得到气孔含量较少和成型情况较好的参数并进行双丝电弧增材制造.分析了不同扫描速度下的制备的Al-Mg-Zn-Cu-Sc合金组织以及力学性能,对微观组织和试样失效区域进行观察,确认了断裂类型和组织特点.最终得到双丝电弧增材技术制备Al-Mg-Zn-Cu-Sc铝合金的工艺区间,明确了沉积态AlMg-Zn-Cu-Sc铝合金的基本组织特点.

关键词： Fe-Co-Ni-Cu粉芯丝材   电弧熔敷   工艺参数  

摘要： 研究不同工艺参数对Fe-Co-Ni-Cu粉芯丝材电弧增材制造熔敷层微观组织及硬度的影响,并且寻找出最佳的电弧熔敷工艺参数,获得冶金结合好、性能良好的熔敷层。综合分析可得,最优电弧熔敷工艺参数为熔敷电流210A、焊接速度160 mm/min、送丝速度140 cm/min,得到的熔敷层形貌平整、光滑,稀释率为16.62%,熔敷层平均显微硬度为329.1 HV,抗拉强度为473.8 MPa,耐磨性较基材提高了近1倍。从结合区至熔敷层表层的典型组织依次为平面晶、胞状晶、胞状树枝晶。随着熔敷电流的增大,组织变得粗大;近随着送丝速度、焊接速度的增大,组织变得细小。

关键词： 曲面随形   电弧增材再制造   热锻模具   梯度性能  

摘要： 为解决现有再制造方法在热锻模具型腔曲面空间下多材料分布结构不合理的问题,基于热锻模具的性能需求和型腔曲面结构特征,提出了电弧熔丝曲面随形增材再制造修复方法,规划了曲面增材路径,并开展了两层梯度材料的曲面随形电弧增材再制造实验研究。梯度增材层分为过渡层(材料为RMD535)和强化层(材料为RMD545),过渡层位于中间位置,直接与模具基体接触,强化层位于表面,直接与锻件接触。对随形增材后增材层的表面形貌和梯度层性能进行了分析。实验结果表明,曲面随形增材再制造后的表面形貌质量良好,整体尺寸偏差在4 mm以内。增材再制造层的显微硬度总体呈上升趋势,梯度值在100 HV以内,不同曲率处的硬度值和分布规律差异较小。梯度层组织从下至上呈现出贝氏体到马氏体的转变过程,碳化物逐渐增多,界面处主要元素相互扩散呈缓慢过渡趋势,整体梯度性能分布均匀一致,表面强化层的高温耐磨性更高,满足热锻模具修复再制造的梯度性能要求。

关键词： 电弧增材   5356铝合金   冷金属过渡(CMT)   熔化极惰性气体保护焊(MIG)  

摘要： 为了研究CMT与MIG电弧增材工艺对5356铝合金组织和性能的影响,对两种工艺电弧增材加工后的试样成型形貌、气孔、微观组织和力学性能进行了对比分析。结果表明,采用CMT方式增材的试样表面均匀,而MIG试样边缘出现明显塌陷;两种试样的气孔缺陷主要出现在层间熔合线附近,但MIG试样缺陷数量更多、尺寸更大;两种方式增材的试样组织存在明显区别,MIG试样的柱状晶和熔合线明显,CMT试样的组织为均匀的等轴晶,但CMT试样内部出现明显的偏析现象;MIG试样力学性能各向异性明显而CMT试样呈现出各向同性。

关键词： 电弧增材制造   超声辅助   微观组织   晶粒细化   力学性能  

摘要： 为提高增材件及修复件的性能,研究超声振幅对电弧增材制造微观组织及力学性能的影响,以低碳钢焊丝为填充材料,搭建了超声辅助电弧增材制造实验系统,采用不同超声振幅进行了单道单层及多道多层增材实验。结果表明,随着超声振幅的增加,熔覆层晶粒细化区域由熔池中心向周围扩展。当超声振幅为15μm时,晶粒细化区域面积占熔覆层横截面面积的94.3%,平均晶粒尺寸减小了67.2%,显微硬度提高了9.9%,伸长率降低了2.2%,屈服强度和抗拉强度分别提高了12.2%和11.1%。拉伸断口韧窝更加细小且分布更加均匀。超声的应用显著改善了电弧增材件的微观组织,粗大的柱状晶转变为细小的等轴晶,提高了电弧增材件的力学性能。