基于原位合金化的Al-Mg合金CMT增材制造组织优化

发布时间：2024-04-06 17:23

　　电弧增材制造具有设备投资少、沉淀效率高、材料利用率高和运行成本低等优点。铝合金在电弧增材制造过程中,由于周期性的热输入会导致粗大的柱状晶粒和周期性裂纹等影响性能的微观结构的形成,垂直于层道方向性能低于沿增材方向的。本文拟在CMT增材制造过程中加入合金化元素,与铝基体原位生成异质形核核心,促使柱状晶-等轴晶晶形转变和晶粒细化,以期改善铝合金增材制造试样力学性能。首先对单道单层成形规律,以及层间停留时间和粉添加方式对直壁墙试样形貌和组织的影响进行了研究。实验结果显示,随着送丝速度增加和增材速度降低,单层单道熔敷金属铺展性变好,成形高度减小,成形宽度增大;层间停留时间60s-150s时,成形形貌良好;涂覆添加的成形形貌和组织细化效果要优于送粉器粉添加方式。在此基础上研究了不同种类粉末添加对Al-Mg合金增材制造组织性能的影响。相比于未添加直壁墙试样,添加Ti粉、TiH粉和混合粉(Ti:B₄C=5:1)后,有Al₃Ti相生成;三者层间组织发生柱状晶-等轴晶转变,层中心均为等轴晶组织,层间和层中心晶粒显著细化。添加Ti粉试样沿增材方向的抗拉强度和延伸率...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1电弧增材制造示意图[24]

射和电子束增材的真空室要求，以及激光增材技术的沉积率通常约为10g·min-1，相对较低[20]，限制了其在制造中到大型组件中的适用性。1.2.2铝合金电弧增材制造电弧增材制造（Wirearcadditivemanufacturing，简称WAAM）[21-23]可成为高沉积速率....

图1-2沉积态4043铝合金柱状树枝晶组织[26]

3性能上出现的问题有待解决。图1-2沉积态4043铝合金柱状树枝晶组织[26]图1-3GMAW增材制造5183铝合金的开裂和气孔现象[14]1.3增材制造组织性能优化研究现状细晶强化[27]为铝合金多种性能改善手段之一。晶粒细化后既可以促进柱状晶-等轴晶转变，也能够获得较好的韧性....

图1-3GMAW增材制造5183铝合金的开裂和气孔现象[14]

3性能上出现的问题有待解决。图1-2沉积态4043铝合金柱状树枝晶组织[26]图1-3GMAW增材制造5183铝合金的开裂和气孔现象[14]1.3增材制造组织性能优化研究现状细晶强化[27]为铝合金多种性能改善手段之一。晶粒细化后既可以促进柱状晶-等轴晶转变，也能够获得较好的韧性....

图1-4增材制造层间体积变形法[31]

4入晶粒细化剂以及控制热输入来调控金属液相凝固行为等等，可以实现对组织性能的改善。目前主要有三种铝合金晶粒细化方法：动态晶粒细化法[30]、热控法[30]与变质处理。此外针对增材制造工艺，还有层间体积变形法[31]。1.3.1动态晶粒细化法和层间体积变形法动态晶粒细化法是在金属凝....

本文编号：3946942