关键词： Cd   welding wire   wire and arc additive manufacturing   Al-Cu alloy  

摘要： Wall structures were made by cold metal transfer-based wire and arc additive manufacturing using two kinds of ER2319 welding wires with and without Cd elements. T6 heat treatment was used to improve mechanical properties of these wall structures. Due to the higher vacancy binding energy of Cd, Cd-vacancy clusters are formed in the aging process and provide a large number of nucleation locations for θ′ phases. The higher diffusion coefficient of the Cd-vacancy cluster and the lower interfacial energy of θ′ phase lead to the formation of dense θ′ phases in the heat-treated α(Al). According to the strengthening model, after adding Cd in ER2319 welding wires, the yield strength increases by 43 MPa in the building direction of the heat-treated wall structures.

关键词： 增材制造   熔滴复合电弧沉积   铝合金   WC   /Al复合材料   微观组织  

摘要： 针对铝基复合材料高效率、低成本增材制造,提出了铝合金熔滴复合电弧沉积同步颗粒强化增材制造新方法。实验研究中,以倾斜变极性电弧为热源,2024铝合金为基体材料,球形WC颗粒为增强相。成形过程中,由熔滴发生系统产生的铝合金熔滴,竖直落入倾斜电弧产生的熔池,与此同时WC颗粒以气载粉的方式送入熔池后沿,并随着电弧和基板的相对运动分散在铝合金基体中。单道多层沉积实验结果表明,送粉位姿、载气流量和WC颗粒直径均对WC;/Al沉积过程影响显著。保持送粉方向平行于钨针轴线,且粉末流汇聚于熔池后沿时,有利于在沉积过程中保持电弧形态的稳定并获得较高的颗粒植入比例。金相分析显示,WC;/Al沉积层内WC颗粒分布总体均匀,且颗粒与基体结合可靠;WC颗粒的存在会抑制柱状晶的生长,并且当WC颗粒直径小于40μm时,具有显著的晶粒细化效果。

关键词： 电弧增材制造   TiAl合金   热处理   微观组织   力学性能  

摘要： 针对Al原子含量为45%的电弧沉积态TiAl合金,进行了基于热处理的组织与性能调控研究.结合Ti-Al二元相图分别制定了1080,1200,1270,1350℃4个加热温度,保温1 h后随炉冷却.结果表明,随着加热温度的升高,合金内偏析现象逐渐消失,晶界γ相减少,组织形态逐渐向全层片结构转变,且层片晶团尺寸逐渐增加.在1350℃下分别保温5,30 min和1 h,发现随着保温时间的延长,层片晶团逐渐粗化.基于单级热处理试验结果提出循环热处理工艺,将沉积态合金在900~1200℃之间多次循环“加热-短时保温-冷却”,获得了细小的层片晶团组织,合金硬度降低,抗压强度与压缩率均提高.

关键词： CMT电弧增材制造   Inconel 718高温合金   成形工艺  

摘要： Inconel 718高温合金具有组织稳定、抗热腐蚀、高温下强度高的特点,可以应用于高温、复杂应力等苛刻环境。文中以CMT电弧增材制造技术为研究对象,以Inconel 718高温合金为成形材料,探索工艺参数影响成形形貌的内在机理,采取电流电压信号采集、高速CCD拍摄熔滴过渡行为的方法,通过控制变量法研究不同工艺参数下的熔滴过渡行为,在此基础上分析工艺参数对单层焊道成形的影响。研究发现:较大的送丝速度成形质量更好,且利于搭接,同时伴随着大量的飞溅;当焊丝伸出长为10 mm时,可获得最小的单道熔宽;对单层单道熔覆层成形影响的大小顺序为送丝速度大于焊丝伸出长。

关键词： AZ91镁合金   电弧增材   微观组织   力学性能  

摘要： 为了探索AZ91镁合金在航空航天产品壳体和轻量化结构件等领域的应用,基于TIG增材制造工艺进行了镁合金增材试验,成功制备了一个单道多层薄壁样件,并对其微观组织和力学性能进行了分析。结果表明:镁合金增材样件的底部、中部和顶部区域的显微组织基本上都是等轴状细晶组织,晶内和晶界处有第二相β-Mg_(17)Al_(12)析出。样件各区域的硬度值接近,硬度平均值为62 HV;相比于传统压铸方法,增材样件整体力学性能得到了提高,样件中部区域的抗拉强度为276 MPa,提升了20%;断后试样的伸长率为13.1%,提升了87%。

关键词： 电弧增材制造   成形效率   ZL114A合金   组织与性能  

摘要： 与金属粉末增材制造技术相比,电弧+丝材增材制造技术在成形效率上有显著优势,但在大尺寸金属构件成形时,其成形效率仍有待提高。文中以直径1.6 mm的ZL114A铝合金丝材为原材料,分析了电弧增材制造成形合金的微观组织与性能,并与原材料直径1.2 mm的成形合金进行对比。研究发现,选用直径1.6 mm丝材为原材料,能够提高电弧增材制造ZL114A合金的成形效率,直接沉积态合金的微观组织具有较大二次枝晶臂间距。经过T6热处理后,成形合金中共晶硅颗粒充分球化,均匀分布在铝基体上,合金具有优异的力学性能。

关键词： 镁合金   冷金属过渡焊   搅拌摩擦处理   微观组织   显微硬度  

摘要： 镁合金电弧增材冷金属过渡焊(Cold metal transition, CMT)电弧增材过程中存在导热快、结晶不规则等问题,易在搭接处形成明显孔洞缺陷,且零件表面粗糙,研究修复层缺陷调控对镁合金增材制造修复的发展和实际应用具有重要意义。研究表明,镁合金CMT快速增材制造实现了多焊道的搭接,并获得细小的晶粒(约10.5μm),平均显微硬度达0.89 GPa,具备较高的力学性能;经过搅拌摩擦处理,不仅改善了表面质量,还消除了焊道搭接与基板的界面处孔洞,晶粒得到进一步细化(约9.7μm),降低材料服役过程中的断裂风险。重点验证了镁合金电弧熔覆与搅拌摩擦处理复合制造的可行性,为高性能镁合金增材制造方法提供了新的思路。

关键词： 电弧增材制造   组织   硬度  

摘要： 通过电弧增材制造技术在304L不锈钢基体上堆敷低合金钢,实现不锈钢-低合金钢复合结构的制备,并对熔覆层的成形组织及硬度分布进行分析。通过组织分析发现,顶层为柱状晶,中间层区域由粗晶区和细晶区组成,熔覆层底部区域主要为等轴晶组织。在熔覆层与304L基体界面处生成凝固过渡层,由于元素扩散,靠近此过渡层的304L—侧在奥氏体基体上生成大量的枝晶状铁素体。通过硬度分析得出,从熔覆层到基体,硬度值大致呈先升高后降低的趋势,熔覆层与304L基体界面处的凝固过渡层区域硬度达到最高。凝固过渡层两侧硬度与其差别较大,对力学性能不利。

关键词： 单层多道   电弧增材制造   间隙填充模型   间隙填充体积   表面质量  

摘要： 针对单层多道增材制造,提出一种新的搭接模型——间隙填充模型。研究间隙填充模型对多道焊缝表面质量的影响,发现基体中心间距和接触角对成形件表面质量有重大影响。通过计算平均高度、总熔宽、方差和极差定量比较间隙填充模型和传统搭接模型的表面质量。结果表明:间隙填充模型沉积的多道焊缝表面质量明显优于传统搭接模型,提升了表面质量,节约了材料和时间成本。

关键词： 电弧熔丝增材   力学性能   调控工艺   数值模拟  

摘要： 文章对电弧熔丝增材制造技术(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)的发展历史、应用状况进行了全面的叙述,对各材料在制造过程中出现的共性缺陷(包括焊后变形、孔隙和裂缝等)的产生原因及各种提高制造质量的处理工艺进行了分析,最后结合现有的电弧熔丝增材制造材料流变、热流场密度、晶粒演化数学模型,从降低电弧熔丝增材制造制件缺陷,提升产品质量及综合性能,研发增材制造新算设备、新工艺、新数学模型方面对电弧熔丝增材制造技术的发展方向进行了展望。