关键词： TC4钛合金   电弧增材制造   显微组织   力学性能  

摘要： 对TC4钛合金TIG电弧增材的组织与性能进行了研究。结果表明:电弧增材TC4钛合金显微组织与电弧增材钢铁材料的铸态特征不同,具有显著的热处理态特征,是由α和β两相构成的网篮组织。分析其形成过程可以发现,增材体初生组织为枝晶,此时具有明显取向;在后续增材过程多次再热的作用下,由于钛的导热性较低,增材体维持较高的温度,枝晶成分逐渐均匀化,转变为各向异性的细长的β晶粒;随后温度降低,转变为α和β两相网篮组织,且α相处于过饱和状态,可观察到纳米级点状析出的β相,此时组织与性能接近各向同性,室温抗拉强度可达998 MPa,断后伸长率可达8.7%。

关键词： 电弧增材   残余应力   有限元模拟  

摘要： 电弧增材制造技术作为一种材料利用率高、成本低的快速成形制造技术,具有巨大的发展潜力,但电弧增材产生残余应严重影响了工件寿命和性能。本文主要使用有限元模拟软件ABAQUS对电弧增材制造过程进行有限元模拟,研究电弧增材参数对残余应力的影响规律。

关键词： 电弧增材制造   钛铝合金   预热温度   微观组织   力学性能  

摘要： 高温结构材料TiAl金属间化合物的可加工性较差,复杂结构成形技术难度大,制造成本高.电弧增材可以实现TiAl基合金的原位低成本柔性制造,但制造过程中仍需注意裂纹控制问题.预热处理通过改善组织可以有效抑制裂纹产生.文中以Ti6Al4V与ER1100纯铝焊丝作为原材料,在200,300,450℃的预热温度下利用TIG焊原位合成了铝含量为50%(原子分数)的TiAl基合金,考察了不同预热温度下TIG电弧增材制造的钛铝合金的组织与力学性能.结果表明,随着预热温度的增加,构件的顶部与中部区域逐渐在γ/α2层片团的晶界析出更多的块状γ相,底部组织变化不明显.预热温度的增加使得合金中γ相增多而α2相减少,导致合金室温硬度减少.同时,弥散分布的块状γ相的增多,使得构件的压缩性能提升,当预热温度为450℃时,构件抗压强度与压缩率最高.

关键词： 电弧增材制造   Inconel690   显微组织   力学性能   断口  

摘要： 采用等离子弧增材制造系统进行了Inconel690合金材料的薄壁件电弧增材制造。分析了不同焊接电流对Inconel 690电弧增材制造薄壁件成形、显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着电流的增加,薄壁试样的宽度增加而层高降低,晶粒尺寸逐渐变大。增材制造试样的伸长率较Inconel690焊丝理论伸长率高而拉伸强度相对较低,不同方向的力学性能差异显著,水平方向拉伸强度约为500 MPa,优于竖直方向的450 MPa,水平方向伸长率为66%,低于竖直方向的75%,不同电流下拉伸试样的断裂机理不同。

关键词： 金属材料   金属粉芯型药芯焊丝   高强钢   电弧熔丝增材制造   熔滴过渡   力学性能  

摘要： 为探究金属粉芯型药芯焊丝电弧增材加工的可行性,采用30CrMnSiA高强钢粉芯型药芯焊丝,结合高速摄像与电信号同步采集系统,分析焊丝在脉冲熔化极气体保护焊工艺下的熔滴过渡特点和电弧稳定性,在确定的工艺参数下,探讨脉冲工艺WAAM对高强钢药芯焊丝沉积件成形性、组织和力学性能的影响。结果表明,高强钢药芯焊丝熔滴过渡类型为多脉一滴的非轴向小滴短路过渡;沉积件横向和纵向力学性能存在差异,横向强度和韧性均优于纵向;沉积件横向和纵向断口存在大量韧窝,均呈现微孔聚集型韧性断裂,且纵向断口韧窝尺寸明显大于横向。因此,将金属粉芯型药芯焊丝应用于增材加工领域,其性能满足使用要求,可获得组织和力学性能优异的沉积件。研究结果可为提高金属粉芯型药芯焊丝的增材加工效率、改善增材加工性能提供借鉴和参考。

关键词： HSLA钢   电弧增材制造   温度场   热循环   组织演变   晶粒细化   力学性能  

摘要： 电弧增材制造是成形高性能HSLA钢构件的重要新方法。为了明晰HSLA钢在电弧增材制造时的组织演变行为,研究了构件在堆积成形时的温度场、热循环、热影响区分区及其组织转变。结果表明,电弧增材制造过程中,HSLA钢堆积金属包含凝固区与热影响区,热影响区可分为粗晶区、正火区和回火区。凝固区在热循环作用下先后转变为粗晶区、正火区,最终成为回火区;同时,堆积金属中的残留铁素体晶核、夹杂物附近的高密度位错、铁素体感生形核、第二相质点钉扎晶界和连续动态再结晶共同促进组织细化,使粗大的柱状晶、块状铁素体、侧板条铁素体以及少量针状铁素体、珠光体演变为细小的等轴铁素体和珠光体,有利于提高构件强韧性并抑制力学性能各向异性。构件垂直与水平抗拉强度分别为519.6、520.8MPa,-20℃冲击功分别为124.7、122.1J。

关键词： wire arc additive manufacturing   graded structural material   grain morphology   microstructure   mechanical properties  

摘要： A graded structural material(GSM)with a material transition from TA15 to TC11 was fabricated by wire arc additive manufacturing(WAAM)*** grain morphology,chemical composition,microstructure and mechanical properties of the as-deposited GSM were all characterized to investigate their variations along the deposition *** results indicate that from TA15 to TC11,the grain size decreases and a transition from columnar grains to equiaxed grains *** content of alloy element alters greatly within a short distance,and the width of the mutation zone is 800μ*** TA15 and TC11 regions exhibit basketweave microstructure withα-phase andβ-***,during the transition from TA15 to TC11,theα-lath becomes fine,which leads to an increase in *** tensile test shows that the bonding strength at the interface is higher than the longitudinal strength of TA15,and the lateral elongation at the interface is higher than that of TA15 and TC11.

关键词： 电弧增材制造   304不锈钢   脉冲   显微组织   力学性能  

摘要： 分别采用CMT+P和CMT这2种焊接模式进行304奥氏体不锈钢电弧增材制造构件打印,借助金相显微镜、扫描电子显微镜研究了不同电弧增材工艺打印构件的显微组织和力学性能。结果表明:采用CMT+P和CMT这2种焊接模式电弧增材制造304奥氏体不锈钢具有良好的成形性;2种打印模式下成形构件的显微组织均由奥氏体+δ铁素体+σ相组成;2种打印模式下电弧增材制造不锈钢构件均具有良好的力学性能,因脉冲能细化晶粒使得CMP+P的拉伸性能优于CMT的;硬而脆的σ相降低了构件的冲击韧性,但构件断裂方式均为韧性断裂。

关键词： 电弧增材制造   电弧特性   微观组织   力学性能  

摘要： 为了研究CMT电弧特性对铝合金增材制造构件组织与性能的影响,采用CMT、CMT-VP及CMT-P三种电弧形式分别对5A56铝合金进行电弧增材制造。通过高速摄像同步采集系统分析增材制造中的电弧形态及熔滴过渡过程进行跟踪,研究电弧特性对铝合金增材制造构件微观组织与力学性能的影响。试验结果表明:电弧特性对电弧行为和熔滴过渡都产生影响,CMT-VP电弧的EN阶段电弧形态发生变化,弧根上爬包裹熔滴,极区热量使焊丝熔化量增加;CMT-P中脉冲阶段电弧电压和电流都处于峰值且电流峰值较高,导致电弧力较大,熔滴过渡呈滴状,熔池振荡;在焊接电流与熔敷速度相同情况下电弧的线能量大小为CMT-P>CMT>CMT-VP,较低的热输入量使得CMT-VP电弧下薄壁试样的晶粒尺寸最小,组织分布较为均匀,且CMT-VP电弧下试样的力学性能更为优异,硬度均值最高,达到86.01 HV,横向与纵向抗拉强度均最大,分别为344.68 MPa和324.61 MPa,其延伸率分别为30.33%和21.04%。而CMT-P电弧的热输入最大,易形成粗晶组织,力学性能较差。

关键词： 药芯焊丝   脉冲TIG增材制造   光谱诊断   高速摄像   电弧特性  

摘要： 对药芯焊丝脉冲TIG电弧增材制造电弧特性展开研究。利用高速摄像拍摄不同熔敷层脉冲电流条件下的电弧与熔滴过渡图片,对高速摄像图片进行分析,发现焊丝熔化过程存在“滞熔”现象,导致熔滴过渡存在渣桥过渡与液桥过渡两种接触过渡方式,在脉冲峰值电流较小的50/100 A电流参数下,出现熔滴断续的渣桥过渡的频率最高。熔滴过渡影响电弧温度场与药粉成分在电弧中的分布,利用光谱诊断分析熔敷过程中在不同脉冲峰值电流与脉冲基值电流条件下电弧温度场及药粉成分在电弧中的分布。利用点阵法测量得到各点光谱数据,根据Boltzmann图法计算各点温度,将各点温度拟合得到完整电弧温度场,结果表明,焊丝从钨极轴线前(左)侧送入,吸收电弧热量并且对电弧有扰动作用,电弧前侧温度低于电弧后(右)侧,电弧前侧尺寸稍小于后侧;随着熔敷层数增加,降低峰值电流,电弧收缩,高温区面积相对减小,低温区面积相对增大。电弧最高温度区域出现在钨极下方1~2 mm的范围,大约为13000~15000 K,脉冲峰值电流越大则最高温度区域面积越大。在脉冲基值电流时期,由于电流小,电弧面积相比于峰值时期要小得多,焊丝与电弧相互作用减弱,电弧温度场基本关于钨极轴线对称分布。选择药芯焊丝中特有的Na元素的NaⅠ589.6 nm谱线对其分布点进行标记,拟合绘出不同脉冲峰值电流与基值电流下药粉元素在电弧中的分布情况,结果表明,电流越小,药粉运动高度越低,在不同的脉冲峰值电流下药粉均没有沾染到钨极上,在不同的脉冲峰值电流与脉冲基值电流下Na元素均偏电弧后侧分布,说明焊丝自电弧前侧送入熔池后,在电弧前侧的电弧中没有出现药粉强烈的喷发现象,而是进入熔池进行冶金反应。接触过渡解决了碱性焊丝工艺性差的问题,电弧较为稳定,避免药粉喷发损伤钨极,熔敷过程稳定进行。