双填丝GTA电弧增材制造Al-Mg合金工艺及性能研究
发布时间：2021-09-04 05:37
丝材电弧增材制造铝合金构件是近几年发展的一门新技术,也是大型铝合金构件增材制造研究的热点。针对高强铝合金丝材钨极氩弧增材制造熔敷效率低的不足,采用了一种堆覆时使用双填丝工艺来提高熔敷效率的方法,熔融ER5356铝合金丝材,制备了高强铝镁合金直壁体试样、分析了其成型尺寸、力学性能与微观组织方面的变化规律。并采用该方法制备出新型的高强铝合金复合材料。首先进行单填丝和双填丝GTA电弧Al-Mg增材制造工艺研究,分别采用二种工艺,以单道多层增材制造模式制造了高强Al-Mg直壁体试件。然后研究了 GTA电弧工艺参数,包括熔覆电流、熔覆速度和送丝速度对单道成型尺寸的影响,获得工艺参数和单道焊缝成型尺寸之间的规律。当堆覆速度30cm/min、40cm/min和50cm/min时,双填丝效率是分别是单填丝堆覆效率的1.97、2.14和2.15倍。同时双填丝工艺细化了晶粒组织,并且提高了抗拉强度和延伸性能,在试件的纵向方向上抗拉强度依次增加10MPa、22MPa和24MPa,横向方向上抗拉强度分别增加了 10MPa、23MPa和19MPa。相应的纵向方向上延伸率提高了 6.8%、5%和3.4%,横向方向...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＧＴＡＷ?ＡＬＭ原理示意图丨１７］??ＤｏｎｇＢ等人ｎ８］通过将两侧的铜丝与铝丝同时送入钨极氩弧（ＧＴＡ）产生的熔池中，??
双填丝ＧＴＡ电弧増材制造Ａｌ－Ｍｇ合金工艺及性能研宂??匀铺展的难题，成功地堆覆出了具有恒定高于稀释影响区域铝含量预设值的富铜铜铝合??金，如图１．２。此外，为了均匀化所堆覆出的材料并改善其机械性能，在１０７３Ｋ?（８００°Ｃ）??和丨丨７３Ｋ?（９０（ＴＣ）下进行两次进一步的均化热处理。详细比较和分析了制造和热处理??样品的材料和机械性能；随着退火温度的升高，析出相的含量减少，样品的强度和延展??性逐渐改善，微观结构变化不大。???图１．２?ＴＩＧ增材铜铝合金（ａ）宏观结构，（ｂ）顶部的微观结构，（ｃ）中间部分的显微组织，（ｄ）??稀释区域和基材之间的边界线附近的微结构１１８１??Ｌｉｂｅｒｉｎｉ?Ｍ等人Ｐ９１研究了?ＥＲ７０Ｓ－６钢在增材制造过程中，不同的散热条件对堆覆件??显微组织与力学性能的影响规律。试验发现不同的试样由于经历不同的焊接热循环，构??件底部区域以铁素体为主，存在部分珠光体；中部区域主要为等轴晶粒的铁素体；顶部??区域因受到比较大的热冲击，组织主要以层状贝氏体为主。上下部区域晶粒尺寸更细，??中部区域晶粒较为粗大。??（ａ）下区的珠光体／铁素体?（ｂ）中间区的铁素体?（ｃ）上部区域的贝氏体??图丨．３?ＥＲ７０Ｓ－６钢
ｘ（ｍｍ）??图１．４增材件的横截面轮廓［２３１?图１．５模拟燃烧室实物图１２３１??Ｄｉｎｇ?＾？等人主要研究了?ＧＭＡ电弧增材制造过程时，电弧由于高功率产生的高热??输入，使堆覆件变形，进而产生显著的残余应力等问题。建立了三维热弹塑性瞬态模型??与稳态热分析模型，这两种模型主要用于计算堆覆时间。分析了ＧＭＡ电弧增材制造工??艺堆覆时多层多道堆覆件的热力学行为过程。分别使用热电偶与红外扫描仪测量了堆覆??时构件温度，对比分析了温度模拟与失真预测的实际结果。通过中子衍射仪测试了堆覆??件的残余应力，测试出残余应力主要存在于堆覆件的侧壁上，并且基本上都是均匀分布，??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声波功率对铸轧5182铝合金带坯组织性能的影响[J]. 郝建飞,李润霞,王顺成,李继林,甘春雷,宋东福. 有色金属材料与工程. 2017(04)
[2]航空用6061铝合金板材性能验证试验研究[J]. 姬浩,段小维. 航空制造技术. 2017(14)
[3]Al-6.3CuAC-GTAW电弧增材成形的气孔控制[J]. 从保强,孙红叶,彭鹏,齐铂金,赵罡,丁佳洛. 稀有金属材料与工程. 2017(05)
[4]铸锻复合对ADC12铝合金显微组织和性能的影响[J]. 熊禹,吉泽升,徐丽娟. 特种铸造及有色合金. 2017(02)
[5]MIG焊参数及路径对增材制造熔敷层尺寸的影响[J]. 赵孝祥,孙策,叶福兴,罗震. 焊接. 2016(04)
[6]3D打印行业国内发展现状[J]. 柳建,雷争军,顾海清,李林岐. 制造技术与机床. 2015(03)
[7]功能梯度材料的制备技术及其研发现状[J]. 高晓菊,王伯芊,贾平斌,满蓬,杨双燕,燕东明. 材料导报. 2014(01)
[8]基于机器人堆焊增材制造工艺与方法研究[J]. 张禹,王世龙,罗震,敖三三. 制造业自动化. 2013(11)
[9]冷却速率对A356铝合金显微组织和微观硬度的影响[J]. 刘颖卓,党波,刘峰. 西安工业大学学报. 2013(02)
[10]脉冲等离子弧快速成形Inconel 625组织性能研究[J]. 徐富家,吕耀辉,刘玉欣,何鹏,舒凤远,徐滨士. 材料工程. 2012(11)
博士论文
[1]粉末热挤压Al-Zn-Mg-Cu合金的制备工艺及组织性能研究[D]. 王少卿.山东大学 2010
[2]原位自生颗粒增强镁基复合材料的研究[D]. 陈晓.中南大学 2005
硕士论文
[1]基于CMT的铝合金电弧增材制造（3D打印）技术及工艺研究[D]. 张瑞.南京理工大学 2016
[2]铸造Al-11.9Si-3.5Cu-1.7Ni-0.8Mg铝合金热处理工艺及力学性能研究[D]. 汪光亮.上海交通大学 2015
[3]等离子喷涂制备功能梯度涂层的研究[D]. 罗超.沈阳工业大学 2009
本文编号：3382669
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＧＴＡＷ?ＡＬＭ原理示意图丨１７］??ＤｏｎｇＢ等人ｎ８］通过将两侧的铜丝与铝丝同时送入钨极氩弧（ＧＴＡ）产生的熔池中，??
双填丝ＧＴＡ电弧増材制造Ａｌ－Ｍｇ合金工艺及性能研宂??匀铺展的难题，成功地堆覆出了具有恒定高于稀释影响区域铝含量预设值的富铜铜铝合??金，如图１．２。此外，为了均匀化所堆覆出的材料并改善其机械性能，在１０７３Ｋ?（８００°Ｃ）??和丨丨７３Ｋ?（９０（ＴＣ）下进行两次进一步的均化热处理。详细比较和分析了制造和热处理??样品的材料和机械性能；随着退火温度的升高，析出相的含量减少，样品的强度和延展??性逐渐改善，微观结构变化不大。???图１．２?ＴＩＧ增材铜铝合金（ａ）宏观结构，（ｂ）顶部的微观结构，（ｃ）中间部分的显微组织，（ｄ）??稀释区域和基材之间的边界线附近的微结构１１８１??Ｌｉｂｅｒｉｎｉ?Ｍ等人Ｐ９１研究了?ＥＲ７０Ｓ－６钢在增材制造过程中，不同的散热条件对堆覆件??显微组织与力学性能的影响规律。试验发现不同的试样由于经历不同的焊接热循环，构??件底部区域以铁素体为主，存在部分珠光体；中部区域主要为等轴晶粒的铁素体；顶部??区域因受到比较大的热冲击，组织主要以层状贝氏体为主。上下部区域晶粒尺寸更细，??中部区域晶粒较为粗大。??（ａ）下区的珠光体／铁素体?（ｂ）中间区的铁素体?（ｃ）上部区域的贝氏体??图丨．３?ＥＲ７０Ｓ－６钢
ｘ（ｍｍ）??图１．４增材件的横截面轮廓［２３１?图１．５模拟燃烧室实物图１２３１??Ｄｉｎｇ?＾？等人主要研究了?ＧＭＡ电弧增材制造过程时，电弧由于高功率产生的高热??输入，使堆覆件变形，进而产生显著的残余应力等问题。建立了三维热弹塑性瞬态模型??与稳态热分析模型，这两种模型主要用于计算堆覆时间。分析了ＧＭＡ电弧增材制造工??艺堆覆时多层多道堆覆件的热力学行为过程。分别使用热电偶与红外扫描仪测量了堆覆??时构件温度，对比分析了温度模拟与失真预测的实际结果。通过中子衍射仪测试了堆覆??件的残余应力，测试出残余应力主要存在于堆覆件的侧壁上，并且基本上都是均匀分布，??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声波功率对铸轧5182铝合金带坯组织性能的影响[J]. 郝建飞,李润霞,王顺成,李继林,甘春雷,宋东福. 有色金属材料与工程. 2017(04)
[2]航空用6061铝合金板材性能验证试验研究[J]. 姬浩,段小维. 航空制造技术. 2017(14)
[3]Al-6.3CuAC-GTAW电弧增材成形的气孔控制[J]. 从保强,孙红叶,彭鹏,齐铂金,赵罡,丁佳洛. 稀有金属材料与工程. 2017(05)
[4]铸锻复合对ADC12铝合金显微组织和性能的影响[J]. 熊禹,吉泽升,徐丽娟. 特种铸造及有色合金. 2017(02)
[5]MIG焊参数及路径对增材制造熔敷层尺寸的影响[J]. 赵孝祥,孙策,叶福兴,罗震. 焊接. 2016(04)
[6]3D打印行业国内发展现状[J]. 柳建,雷争军,顾海清,李林岐. 制造技术与机床. 2015(03)
[7]功能梯度材料的制备技术及其研发现状[J]. 高晓菊,王伯芊,贾平斌,满蓬,杨双燕,燕东明. 材料导报. 2014(01)
[8]基于机器人堆焊增材制造工艺与方法研究[J]. 张禹,王世龙,罗震,敖三三. 制造业自动化. 2013(11)
[9]冷却速率对A356铝合金显微组织和微观硬度的影响[J]. 刘颖卓,党波,刘峰. 西安工业大学学报. 2013(02)
[10]脉冲等离子弧快速成形Inconel 625组织性能研究[J]. 徐富家,吕耀辉,刘玉欣,何鹏,舒凤远,徐滨士. 材料工程. 2012(11)
博士论文
[1]粉末热挤压Al-Zn-Mg-Cu合金的制备工艺及组织性能研究[D]. 王少卿.山东大学 2010
[2]原位自生颗粒增强镁基复合材料的研究[D]. 陈晓.中南大学 2005
硕士论文
[1]基于CMT的铝合金电弧增材制造（3D打印）技术及工艺研究[D]. 张瑞.南京理工大学 2016
[2]铸造Al-11.9Si-3.5Cu-1.7Ni-0.8Mg铝合金热处理工艺及力学性能研究[D]. 汪光亮.上海交通大学 2015
[3]等离子喷涂制备功能梯度涂层的研究[D]. 罗超.沈阳工业大学 2009
本文编号：3382669
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