关键词： Ti-6Al-4V钛合金   电弧增材制造   超高频脉冲电流   微观组织   力学性能  

摘要： Ti-6Al-4V钛合金因其比强度高、环境适应性强等优异性能在航空航天等领域具有较高的应用前景。通过常规电弧增材制造（WAAM）方法制造出的Ti-6Al-4V钛合金样品多呈现出粗大的柱状晶组织以及气孔等缺陷，造成力学性能降低。为解决以上问题，在常规WAAM工艺的基础上引入超音频脉冲电流，进行微观组织和力学性能的影响探究。研究结果表明：通过引入超音频脉冲电流可以改善Ti-6Al-4V初生β晶粒外延生长的现象；在20～30 kHz的脉冲频率范围内，Ti-6Al-4V钛合金的微观组织分布均匀，由细密的网篮组织组成，屈服强度和抗拉强度最高分别为890 MPa、998 MPa，较传统电弧增材分别提高了8%、6%，延伸率最低4.3%，最高12.3%，提高了约60%；但随着脉冲频率的升高，网篮组织的取向开始变得杂乱，且α板条开始粗化；通过施加超音频脉冲电流后有效消除了气孔等缺陷，延伸率有明显提高。

关键词： 铝合金   电弧增材制造   调控手段  

摘要： 铝合金应用领域广，电弧增材制造（WAAM）成形大型结构件快，使铝合金电弧增材制造技术取得了长足的进步.然而，使用WAAM工艺加工的铝合金零件易存在较多缺陷，成形质量也难以达到实际应用要求，常需要采用各种手段进行调控，以改善电弧增材制造铝合金的成形过程和组织性能.针对铝合金电弧增材制造，本文总结了国内外过去十年来的研究情况，包括高水平论文发表数量和引用情况以及工程化应用等.针对电弧增材制造铝合金中存在的主要问题及其形成机理，从单一调控手段和复合调控手段两个角度进行综述，重点论述了各调控手段的优势和局限性，并对未来需要突破的研究方向进行了展望.

关键词： 镁合金   冷金属过渡   熔池   焊缝成形   数值模拟  

摘要： 针对镁合金在冷金属过渡(CMT)电弧增材制造成形过程中熔池精度难于控制、结构件成形质量差等问题，建立了三维瞬态数值模型，研究了增材过程中的熔池流动及传热过程。引入周期性系数加入双椭圆热源中，得到了更加符合实际CMT焊接过程的热源模型，并利用连续表面力思想将其转化为体热源加载在相界面。预测了焊缝和熔池的形状和尺寸，并与试验结果进行了比较。进一步计算了同一焊接速度下不同焊接电流对焊缝成形的影响。结果表明：熔池内部主要受马兰戈尼力影响在熔池后方产生逆时针流动；将模拟结果与试验进行对比，焊接电流为129A时熔宽误差约为1.13%，余高误差约5.49%，熔深误差约5.03%，验证了模型的准确性；相同焊接速度下，随着焊接电流的增大，焊缝宽高比以及熔深均增加。

关键词： 镁合金   电弧熔丝增材   沉积参数   微观组织   力学性能  

摘要： 镁及其合金因其轻质特性,在汽车、航空和航天等多个领域被广泛应用。电弧熔丝增材制造(WAAM)技术因其经济性、高沉积效率和高材料利用率而备受青睐。基于冷金属过渡(CMT)技术制备了WAAM AZ31镁合金单道薄壁构件。重点探讨了沉积参数对AZ31镁合金构件的成型性、组织和力学性能的影响。结果表明:电弧电流与沉积速度有一定的匹配性,也共同影响热输入,热输入过大或过小都会影响WAAM AZ31镁合金构件的成型质量;选择电弧电流为90 A、电压为12.3 V、送丝速度为6.2 m/min、沉积速度为7.5 mm/s的工艺参数,可以获得更细晶粒和更弱织构强度,同时展现最佳力学性能,具体为屈服强度约96 MPa、抗拉强度约201 MPa、伸长率约12%。

关键词： 电弧熔丝增材制造   低合金高强度钢   耐腐蚀性   粒状贝氏体   腐蚀形貌   动电位极化曲线   电化学阻抗谱  

摘要： 文章采用电弧熔丝增材制造技术填充自制丝材制备的沉积态低合金高强度钢,通过显微组织分析、浸泡试验、腐蚀形貌分析、失重测试、动电位极化曲线与电化学阻抗谱分析与921A钢进行对比。结果表明,沉积态钢显微组织为粒状贝氏体与多边形铁素体组成的复相组织。粒状贝氏体中的富碳M/A组元与基体铁素体二者之间由于电位差形成腐蚀微电池,腐蚀形貌表现为许多粒状凸起。沉积态钢和921A钢在浸泡过程中,自腐蚀电位负移,耐蚀性下降;腐蚀电流密度增大,腐蚀速率加快;容抗弧半径逐渐减小,等效电阻相应减小。浸泡腐蚀速率最终为0.262 mm/a和0.203 mm/a。在各阶段沉积态钢的耐蚀性能均略差于921A钢试样,这是由于921A钢的Cr、Ni、Si等元素含量均较高,且微观组织晶粒更加均匀细小。

关键词： FeNi36合金   电弧增材   微纳力学性能   各向异性   微观组织  

摘要： 采用电弧增材制造方法制备了FeNi36合金直壁构件,研究了其宏观力学性能、微观组织结构以及微纳力学性能。结果表明:由于增材制造过程中独特的热效应以及凝固过程中联生结晶、晶粒的竞争生长与择优生长导致形成了跨多层连续的柱状组织。直壁构件的维氏硬度为165~200 HV,超过了铸态殷瓦合金硬度,抗拉强度为481~512 MPa,达到了热轧状态的殷瓦合金性能。枝晶内与枝晶间的纳米力学硬度与断裂韧度相差较大,软硬相共存与柱状组织共同导致了拉伸性能的各向异性。

关键词： 原位轧制   电弧增材   高强度低合金钢   微观组织   力学性能  

摘要： 研究采用低合金钢焊丝,通过电弧熔丝结合原位轧制(HR-WAAM)复合增材技术对42CrMo电机轴进行修复,并利用电子背散射衍射(EBSD)等方法系统研究了原位轧制和热循环效应对增材修复高强度低合金(HSLA)钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,引入原位轧制后,原奥氏体晶粒尺寸由457.7μm减小至68.1μm,变形组织和再结晶组织的占比分别增加了27%和13%。逐层沉积过程中的热循环效应可进一步促进材料的亚动态与静态再结晶并细化晶粒。受热循环影响的修复组织平均晶粒尺寸进一步减小至26.4μm,变形组织占比降低至11%,再结晶组织占比增长至31%。经过原位轧制和热处理后,HR-WAAM样品的屈服强度、抗拉强度和总延伸率分别提高至934 MPa、1002 MPa和10.8%,其综合力学性能优于42CrMo母材。本研究成果为HR-WAAM技术在轨道交通轴类零部件高性能修复领域的应用提供了理论依据和数据参考。

关键词： 电弧熔丝增材制造   铜合金   金相组织   力学性能  

摘要： 文章介绍了电弧熔丝增材制造可分为熔化极惰性气体保护焊(GMAW)、钨极惰性气体保护焊(TIG)以及等离子电弧焊(PAW)增材制造技术3类,3类技术制备铜合金时各有优劣,而基于GMAW改进的冷金属过渡技术(CMT)则由于其优势被采用最多。电弧熔丝增材制造技术制备的铜合金组织与性能存在明显各向异性,通过热处理、低温处理等后处理工艺可进行一定程度的改善。电弧熔丝增材制造技术制备铜合金未来还需要在复合电弧增材制造工艺、组织与性能改善、材料类型-工艺-内部缺陷之间影响关系等方面进行深入研究。

关键词： 电弧增材制造   纵向磁场   焊道形貌   熔池流动模式   边缘流淌抑制  

摘要： 为了探索纵向磁场对电弧增材制造边缘焊道流淌的影响规律,通过纵向磁场辅助电弧增材制造模拟和实验,对比分析了纵向磁场对焊道形貌的影响,探索了电弧增材制造中的边缘焊道流淌纵向磁场抑制方法.实验结果表明:纵向磁场通过与焊接电流相互作用产生洛伦兹力搅拌熔池,可以推动熔池发生环向流动;正向磁场可以使熔池后端在凝固后致使焊道向被搭接方向偏斜,改变焊道形貌对称性;在1.67倍单位时间质量输入(即60%正常行走速度熔积)下,纵向磁场可以显著抑制边缘焊道成形时的熔池外溢与流淌.

关键词： 电弧增材制造   混合制造   工艺优化   可制造性  

摘要： 合理的工艺方案是实施电弧增减材混合制造的重要基础，提出了一种新型电弧增减材混合制造工艺优化方法。首先，利用水平集函数对目标零件和加工工具建模。其次，建立目标零件增材方向优化问题数学模型，并设计了改进粒子群优化算法以决策出最佳增材方向。然后，采用两步走策略规划目标零件的增减材混合制造交替序列，先直接将目标零件划分成各加工区域，再在考虑可制造性和制造效率的基础上优化各加工区域，并通过对加工区域的合并得到最佳混合制造交替序列。最后，采用该方法规划了所设计实例模型的工艺方案，并将其运用到模型的实际混合制造过程中。制造结果表明，该方法基本能够满足混合制造中的主要考虑点，且工艺规划过程自动化程度也较高，对人工干预的依赖较少。