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镁合金电弧增材制造工艺研究
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作者 钱俊 沈洪垚 +1 位作者 陈静霓 唐洁 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第8期73-81,共9页
镁合金的化学性质活泼,传统的成形工艺(如铸造、塑性变形等)难以获得满意的控形-控性效果。为此,该文系统研究了电弧增材镁合金的成形工艺、组织性能和改性方法,以实现镁合金复杂构件的一体化成形。实验结果表明:电弧增材制造工艺参数... 镁合金的化学性质活泼,传统的成形工艺(如铸造、塑性变形等)难以获得满意的控形-控性效果。为此,该文系统研究了电弧增材镁合金的成形工艺、组织性能和改性方法,以实现镁合金复杂构件的一体化成形。实验结果表明:电弧增材制造工艺参数对熔宽的影响由大到小依次为送丝速度(wire feed speed)V_f、焊接速度(welding speed)V_(w)、焊接电压U,对余高的影响由大到小依次为V_(w)、U、V_f,对接触角的影响由大到小依次为U、V_(w)、V_f,其中V_(w)和V_f的交互作用对余高的影响明显。在确定上述工艺参数后,该研究制备了组织均匀、性能优良的AZ91D镁合金薄壁构件。与铸态镁合金相比,电弧增材镁合金的晶粒更小,β-Mg_(17)Al_(12)相的分布更均匀,以层片状的二次β-Mg_(17)Al_(12)析出相为主,力学性能和抗腐蚀性能更好。 展开更多
关键词 电弧增材制造 镁合金 电化学腐蚀
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基于深度学习的钛合金电弧增材制造表面形貌缺陷分类识别与预测
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作者 马明 郭鑫鑫 魏正英 《材料导报》 北大核心 2025年第13期230-236,共7页
针对钛合金电弧增材制造(WAAM)成形过程中的缺陷问题,分析成形中的咬边、孔洞、球化等形貌缺陷。首先探索试验中的工艺参数与缺陷的关联性,得到各个缺陷对应的工艺参数范围;再通过深度学习来诊断钛合金电弧增材制造成形过程中的缺陷,对... 针对钛合金电弧增材制造(WAAM)成形过程中的缺陷问题,分析成形中的咬边、孔洞、球化等形貌缺陷。首先探索试验中的工艺参数与缺陷的关联性,得到各个缺陷对应的工艺参数范围;再通过深度学习来诊断钛合金电弧增材制造成形过程中的缺陷,对咬边、孔洞、球化等形貌缺陷进行分类识别和预测。通过搜索法获取一定范围内的训练最佳超参数,对比四种不同的新型卷积神经网络架构(CNN)的分类性能,利用图像增强对成形过程的4404张缺陷图像进行分类识别训练;发现ConvNeXtV2模型分类准确率达99.06%,且训练时间与训练参数最少,综合表现性能最好,图片识别预测时间为4.03 ms,表明其能够用于后续的反馈控制,以达到提高钛合金电弧增材制造成形质量的目标。 展开更多
关键词 钛合金 电弧增材制造 卷积神经网络 形貌缺陷预测
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铝合金电弧增材制造调控手段的研究现状
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作者 齐铂金 蔡琳薇 《焊接学报》 北大核心 2025年第8期1-15,共15页
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... 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、组织和性能.针对铝合金电弧增材制造,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. 展开更多
关键词 铝合金 电弧增材制造 调控手段
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基于多丝电弧增材制造研究现状 被引量:1
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作者 孟美情 韩俭 +4 位作者 朱瀚钊 梁哲滔 蔡养川 张欣 田银宝 《材料工程》 北大核心 2025年第5期46-62,共17页
多丝电弧增材制造技术具有成本低、效率高等优势,尤其在成分设计与调控方面具有高度的灵活性,成为制备大型金属结构件的主流技术之一。多个丝材(同种或异种)同时进给,在熔池中实现原位合金化,该方法为复杂成分的先进金属材料的制备过程... 多丝电弧增材制造技术具有成本低、效率高等优势,尤其在成分设计与调控方面具有高度的灵活性,成为制备大型金属结构件的主流技术之一。多个丝材(同种或异种)同时进给,在熔池中实现原位合金化,该方法为复杂成分的先进金属材料的制备过程提供了可行性路径。本文综述了国内外多丝电弧增材制造制备高性能钛合金、铝合金、不锈钢等传统材料以及功能梯度材料、高熵合金、金属间化合物等先进金属材料的研究进展。针对多丝电弧增材制造成形构件微观组织不均匀、力学性能存在各向异性以及成形精度不足等问题进行讨论。提出了建立多丝电弧增材制造工艺窗口、多种工艺耦合以及建立成形过程监测和控制系统等发展方向,为多丝电弧增材制造工艺改进与发展提供理论依据。 展开更多
关键词 多丝电弧增材制造 功能梯度 高熵合金 金属间化合物
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直接时效对电弧增材制造18Ni350马氏体时效钢组织和性能的影响
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作者 段梦伟 柏关顺 +6 位作者 郭顺 王浩 章晓勇 黄勇 彭勇 周琦 王克鸿 《材料工程》 北大核心 2025年第5期63-73,共11页
采用电弧增材工艺制备18Ni350马氏体时效钢(M350)直壁构件,通过直接时效热处理调控其微观组织与力学性能,研究不同时效条件(时效温度,时效时间)对电弧增材制造M350组织和性能的影响。结果表明:电弧增材制造M350钢凝固组织由柱状树枝晶... 采用电弧增材工艺制备18Ni350马氏体时效钢(M350)直壁构件,通过直接时效热处理调控其微观组织与力学性能,研究不同时效条件(时效温度,时效时间)对电弧增材制造M350组织和性能的影响。结果表明:电弧增材制造M350钢凝固组织由柱状树枝晶和胞状树枝晶组成,在枝晶间区域发现Ni,Mo和Ti三种元素偏析。直接时效过程中,在Ni,Mo和Ti三种元素偏析的枝晶间区域发生马氏体相向奥氏体相逆转变,且随时效温度升高和时效时间延长,逆转变奥氏体尺寸与数量增加。显微硬度、屈服强度和极限抗拉强度呈现先增大后减小趋势,在530℃时效3 h时达到峰值,分别为534HV,1600,1658 MPa,同时断后伸长率保持在13.0%以上。此外,电弧增材制造M350力学性能在水平方向和垂直方向存在各向异性,在峰值时效条件下各向异性差值达到最大,屈服强度差值为360 MPa,极限抗拉强度差值为287 MPa。 展开更多
关键词 电弧增材制造 马氏体时效钢 直接时效 奥氏体逆转变 各向异性
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镁合金电弧增材制造技术的研究现状与展望
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作者 刘双耀 王伟 +3 位作者 王瑞权 程文锋 陈罡 王伟春 《机电工程》 北大核心 2025年第4期766-779,共14页
在设备轻量化与设备高端化并进的背景下,镁合金作为轻质合金,其年消耗量也在逐年增加。因具有高沉积速率、加工灵活性等特点,电弧增材制造技术(WAAM)成为制备高性能镁合金的重要手段,为此,对国内外镁合金电弧增材制造的研究和应用现状... 在设备轻量化与设备高端化并进的背景下,镁合金作为轻质合金,其年消耗量也在逐年增加。因具有高沉积速率、加工灵活性等特点,电弧增材制造技术(WAAM)成为制备高性能镁合金的重要手段,为此,对国内外镁合金电弧增材制造的研究和应用现状进行了梳理。首先,对镁及其合金的特性进行了总结(其具有轻质、高比强度、良好的加工性能等特点),这些特点使镁合金在交通、医疗及航空航天等领域展现出了巨大的应用潜力;其次,对电弧增材制造技术的分类进行了介绍,并对不同WAAM工艺的特点进行了比较分析;最后,针对镁合金电弧增材制造技术的研究现状,详细阐述了成型质量、微观组织性能、耐腐蚀性能、常见缺陷(如气孔、热裂纹、残余应力较大)的成因,以及针对这些制造技术缺陷的解决方案。展望未来,镁合金电弧增材制造技术进一步研究与改进的方向可以聚焦以下几个核心领域:一是优化制造过程中的热积累和冷却速率;二是创新镁合金焊丝的成分设计;三是对制造完成后的热处理工艺进行深入研究。 展开更多
关键词 综述 镁合金特性 电弧增材制造技术 成型质量 微观组织性能 耐腐蚀性能 制造缺陷
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激光冲击强化与热处理对电弧增材制造镍铝青铜性能影响
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作者 刘铄涵 戴宁 +1 位作者 程筱胜 KULADEEP Rajamudili 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期517-526,共10页
围绕电弧增材制造(Wire arc additive manufacturing, WAAM)镍铝青铜(Nickel-aluminum bronze,NAB)的显微组织演变及力学性能调控,结合激光冲击强化(Laser shock peening, LSP)与退火热处理工艺,分析了不同处理条件下材料的微观结构及... 围绕电弧增材制造(Wire arc additive manufacturing, WAAM)镍铝青铜(Nickel-aluminum bronze,NAB)的显微组织演变及力学性能调控,结合激光冲击强化(Laser shock peening, LSP)与退火热处理工艺,分析了不同处理条件下材料的微观结构及表面力学性能演变机制。结果表明:LSP处理后材料表层晶粒显著细化,显微硬度由182 HV提升至223.5 HV,同时表面形成最高达572 MPa的残余压应力层;后续热处理通过静态再结晶机制优化了晶相组织,利用LSP引入的位错能量促进晶界重构,在保留近表面硬化特性的同时,使材料表层硬度整体提升至202 HV,并显著消除了残余应力。本文旨在为WAAM NAB的表面强化策略提供参考,拓展LSP与热处理在增材制造金属材料中的应用潜力。 展开更多
关键词 激光冲击强化 电弧增材制造 镍铝青铜 热处理 微观组织 力学性能
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高强钢冷金属过渡电弧增材制造单焊道形貌研究
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作者 刘倩 李江波 +1 位作者 刘嘉庚 卢秉恒 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第1期139-144,共6页
通过试验系统性研究了冷金属过渡电弧增材制造时焊接速度与送丝速度对高强钢焊道几何轮廓的影响规律,利用光学显微镜表征不同工艺条件时焊道几何尺寸及截面轮廓特征。建立焊接速度、送丝速度与焊道轮廓间的关联关系,确定合适的工艺参数... 通过试验系统性研究了冷金属过渡电弧增材制造时焊接速度与送丝速度对高强钢焊道几何轮廓的影响规律,利用光学显微镜表征不同工艺条件时焊道几何尺寸及截面轮廓特征。建立焊接速度、送丝速度与焊道轮廓间的关联关系,确定合适的工艺参数窗口。基于MATLAB软件平台编写包含图像处理、轮廓提取与曲线拟合等功能在内的成套程序,将焊道轮廓测量结果与抛物线、椭圆、圆与余弦函数等拟合模型进行比较。结果表明,相比焊接速度,送丝速度对焊道轮廓的影响更大。随着送丝速度的增加,焊道轮廓由窄高状变为扁平状。抛物线对于窄高状焊道拟合效果最佳,而当焊道截面呈扁平状时,椭圆模型与试验数据吻合程度最高,为后续电弧增材制造部件控形提供支持。 展开更多
关键词 冷金属过渡 电弧增材制造 高强钢 焊道形貌 拟合函数
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电弧增材制造NiTi形状记忆合金研究进展
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作者 李仲瀚 刘高飞 +2 位作者 李诗翰 王协彬 郝世杰 《材料工程》 北大核心 2025年第5期103-118,共16页
NiTi形状记忆合金(shape memory alloys,SMAs)因其独特的超弹性和形状记忆效应得到了广泛应用。然而,传统制造方法难以制备复杂形状和精确调控微观组织的NiTi合金。电弧增材制造(WAAM)技术因其逐层沉积的特点,为NiTi合金的制备提供了新... NiTi形状记忆合金(shape memory alloys,SMAs)因其独特的超弹性和形状记忆效应得到了广泛应用。然而,传统制造方法难以制备复杂形状和精确调控微观组织的NiTi合金。电弧增材制造(WAAM)技术因其逐层沉积的特点,为NiTi合金的制备提供了新的解决方案。本文综述了电弧增材制造NiTi形状记忆合金的研究进展,着重探讨了工艺参数对其微观组织、相变行为及力学性能的影响。分析了不同电弧工艺(如熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊和冷金属过渡)在制备NiTi合金时的优缺点,并总结了电弧增材制造技术在成型质量、相变温度调控和力学性能方面的最新成果。重点探讨了电弧增材制造逐层沉积过程中,由高热输入、低冷却速率和重复热循环导致的显著微观结构不均匀性和氧化问题,这对力学性能及超弹性表现产生了不利影响。针对该问题,提出了通过工艺优化、主动冷却、引入第三元素及热处理等手段来改善材料均匀性的策略。此外,本文还讨论了NiTi合金与其他金属的异质结构设计,指出电弧增材制造制备多材料复合结构在高性能器件中的潜力。尽管电弧增材制造在制备复杂形状和多材料结构方面具有优势,但仍面临氧化、元素蒸发及层间结合性差等问题。未来研究需聚焦于热处理优化与微观组织调控,开发新型多金属复合材料,探索提高界面结合性和抗氧化能力的创新手段,以进一步提高NiTi合金的性能并扩大其应用领域。 展开更多
关键词 NITI形状记忆合金 电弧增材制造 微观组织 功能特性 异质结构
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双丝电弧增材制造镍钛合金组织及性能研究
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作者 赵华宇 黄健康 +4 位作者 向锐 赵天翔 徐建洲 宋学平 樊丁 《材料工程》 北大核心 2025年第5期74-84,共11页
针对镍钛合金增材制造过程中微观结构和成分难以调控的问题,本研究采用双丝电弧增材制造技术,通过控制Ni丝和Ti丝的送丝速度,精确调节镍钛合金的原子比和相组成,从而获得性能优异的NiTi合金。结果表明,在纵向熔覆道中心区域,当Ni/Ti原... 针对镍钛合金增材制造过程中微观结构和成分难以调控的问题,本研究采用双丝电弧增材制造技术,通过控制Ni丝和Ti丝的送丝速度,精确调节镍钛合金的原子比和相组成,从而获得性能优异的NiTi合金。结果表明,在纵向熔覆道中心区域,当Ni/Ti原子比为8∶10时,沉积的NiTi合金主要由Ti_(2)Ni相组成,并伴有少量富Ti颗粒,显微硬度和抗压强度分别达到560HV和1600 MPa;当Ni/Ti原子比为11∶10时,NiTi相中夹杂有Ti_(2)Ni相,在循环压缩过程中出现1.6%的不可恢复应变;当Ni/Ti原子比为15∶10时,NiTi相中形成团簇状Ni_(3)Ti相,纵向断裂应变接近40%,且循环压缩后仅出现1.2%的不可恢复应变,表现出良好的超弹性。此外,与纵向熔覆道中心区域相比,不同Ni/Ti原子比试样的横向搭接区域微观组织呈现明显的晶粒粗化和成分偏析现象,其抗压强度和塑性变形能力均显著降低。 展开更多
关键词 双丝电弧增材制造 NITI合金 组织与性能 超弹性
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基于锌中间层的镁/铝异种金属电弧增材制造工艺
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作者 葛如鹏 张世伟 +4 位作者 李晓鹏 黄勇 闫德俊 李东 杨东青 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第6期1942-1952,共11页
采用电弧增材制造的技术,制备了以锌作为中间层的镁/铝异种金属单壁结构件,研究了增材制造的顺序对中间层微观组织演变的影响,确定了镁合金-锌-铝合金的增材制造方案,并测试了其力学性能。结果表明:采用铝合金-锌-镁合金的增材制造顺序... 采用电弧增材制造的技术,制备了以锌作为中间层的镁/铝异种金属单壁结构件,研究了增材制造的顺序对中间层微观组织演变的影响,确定了镁合金-锌-铝合金的增材制造方案,并测试了其力学性能。结果表明:采用铝合金-锌-镁合金的增材制造顺序,在镁合金的增材过程中,锌中间层部位会发生开裂,难以继续增材制造。采用镁合金-锌-铝合金的增材制造顺序,试样宏观成型良好。镁/锌之间生成的MgZn_(2)等镁/锌金属间化合物和镁-锌熔合区内出现的孔洞等缺陷是导致镁/铝异种金属接头强度不高的主要原因。最终增材的镁/铝异种金属单壁结构件接头处的最大抗拉强度为30.4MPa,表现为脆性断裂。 展开更多
关键词 镁/铝异种金属 电弧增材制造 锌中间层 微观组织
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电弧增材制造残余应力与变形调控研究进展
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作者 李璇 陈勇 +1 位作者 陈辉 熊俊 《材料工程》 北大核心 2025年第5期35-45,共11页
电弧增材制造(wire arc additive manufacturing,WAAM)以电弧为载能束逐层熔化金属丝材,适合中大尺寸复杂金属构件的快速制造,因其成形效率高、制造成本低、材料利用率高等优势,在航空航天、国防领域具有广阔的应用前景。残余应力与变... 电弧增材制造(wire arc additive manufacturing,WAAM)以电弧为载能束逐层熔化金属丝材,适合中大尺寸复杂金属构件的快速制造,因其成形效率高、制造成本低、材料利用率高等优势,在航空航天、国防领域具有广阔的应用前景。残余应力与变形调控是推进金属构件WAAM高效、高质量发展与应用必须解决的关键科学与技术难题。本文探讨了WAAM残余应力与变形的产生机制及影响因素,分析对比了残余应力与变形的实验测量与数值模拟方法,并对WAAM沉积前、中、后不同阶段控制残余应力与变形的方法进行了系统总结。最后指出数值模拟、机器学习、现场诊断及控制是未来WAAM残余应力与变形调控的重点研究方向。 展开更多
关键词 电弧增材制造 残余应力 变形 测量技术 数值模拟 调控方法
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电弧增材制造铜铁合金材料组织与性能的研究
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作者 周祥曼 谭晨宇 +4 位作者 赵美云 赵新泽 熊晓晨 李梅 袁有录 《航空制造技术》 北大核心 2025年第15期121-129,共9页
铜铁合金兼具优异导电、导热性能和优良强韧性、软磁性能,是一种优良电接触和电磁屏蔽材料,在航空航天、国防军工、电子通讯的电接触装置及电磁屏蔽设备上具有广阔的应用前景。本文采用双丝电弧增材制造技术制备不同铜质量分数的铜铁合... 铜铁合金兼具优异导电、导热性能和优良强韧性、软磁性能,是一种优良电接触和电磁屏蔽材料,在航空航天、国防军工、电子通讯的电接触装置及电磁屏蔽设备上具有广阔的应用前景。本文采用双丝电弧增材制造技术制备不同铜质量分数的铜铁合金,并通过金相显微镜、维氏硬度计和载流摩擦磨损试验机测试其显微组织、硬度、动态表面接触电阻及碳棒的磨损量。结果表明,随着铜质量分数从0增加到100%,铜铁合金的微观组织从连续交错的铁素体相逐渐演变为离散的球形和枝晶状分布,最终形成纯铜相,其中Cu-60%时富Cu相与富Fe相分布最均匀。合金硬度随铜质量分数增加先升高后降低,少量铜促进珠光体形成提高硬度,而过量铜因软相增多导致硬度下降。得益于铜的优异导电性,表面接触电阻随铜质量分数增加逐渐降低。碳棒磨损量受铜铁合金硬度和接触对之间的摩擦系数共同影响,呈现先增后减的趋势:低铜质量分数时高硬度和摩擦系数加剧磨损,而高铜含量时润滑和散热性能改善,磨损减轻。 展开更多
关键词 电弧增材制造 铜铁合金 金相组织 接触电阻 摩擦磨损
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不同氮含量电弧增材制造不锈钢点蚀和电化学腐蚀行为研究
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作者 吴彪 李刚 +3 位作者 宋帅男 何祥伟 华佳乐 郭豫鹏 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第5期38-46,共9页
针对双相不锈钢电弧增材制造的需求,本文以3组不同氮含量粉芯型丝材电弧增材制造双相不锈钢,采用FeCl_(3)浸泡实验、电化学阻抗谱、极化曲线、SEM/EDS及XPS等方法,重点研究了氮含量对电弧增材制造不锈钢沉积金属耐腐蚀性能的影响。研究... 针对双相不锈钢电弧增材制造的需求,本文以3组不同氮含量粉芯型丝材电弧增材制造双相不锈钢,采用FeCl_(3)浸泡实验、电化学阻抗谱、极化曲线、SEM/EDS及XPS等方法,重点研究了氮含量对电弧增材制造不锈钢沉积金属耐腐蚀性能的影响。研究表明:随着氮含量的增加,电弧增材制造不锈钢沉积金属在FeCl_(3)溶液中的腐蚀速率降低;当氮含量(质量分数)为0.35%时,沉积金属的抗FeCl_(3)点蚀能力最佳。电化学腐蚀实验表明,当氮含量为0.35%时,电荷转移电阻大于其他2组试样,并且腐蚀电流密度最低,其耐腐蚀性最好。随着氮含量的增加,沉积金属表面的蚀坑不断减少,沉积金属的耐蚀性增加。氮含量的增加使沉积金属表面钝化膜中Cr_(2)O_(3)含量增加,而氢氧化物含量则减少;Cr_(2)O_(3)含量的增加能够有效增强钝化层的稳定性。 展开更多
关键词 氮含量 电弧增材制造 粉芯丝 双相不锈钢 腐蚀
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层间超声冲击复合CMT电弧增材制造Al-5%Mg合金的组织和性能影响
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作者 周乐 陈芙蓉 +1 位作者 曹四龙 孙振邦 《焊接学报》 北大核心 2025年第6期105-115,共11页
采用逐层超声冲击(ultrasonic impact treatment,UIT)工艺复合强化冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)线材电弧增材制造(wire and arc additive manufacturing,WAAM)Al-5%Mg合金薄壁件,对比研究施加不同超声冲击电流对CMT-WAAM单道多... 采用逐层超声冲击(ultrasonic impact treatment,UIT)工艺复合强化冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)线材电弧增材制造(wire and arc additive manufacturing,WAAM)Al-5%Mg合金薄壁件,对比研究施加不同超声冲击电流对CMT-WAAM单道多层薄壁件宏观成形、气孔演化、凝固组织特性和力学性能的影响.结果表明,超声冲击产生的严重塑性变形作用能够对沉积层成形、微观组织和力学性能产生积极影响.与未施加UIT相比,在超声冲击电流为3 A下的沉积试件具有较优宏观成形,气孔缺陷率由0.742%降低至0.496%,沉积层平均晶粒尺寸由186μm降低至147μm,晶粒尺寸小于50μm的晶粒占比由6.3%提升至15.6%,平均硬度由68.1 HV0.2提升至81.6 HV0.2,提升率达19.8%,纵向抗拉强度由249MPa提高到262 MPa,横向抗拉强度由264 MPa提高到278 MPa,屈服强度和断后伸长率均有所增加.超声冲击工艺强化作用能够降低沉积层内气孔球形度,有效诱使沉积层内气孔的闭合和消失,促进沉积层粗大柱状晶向细小等轴晶的转变,实现CMT-WAAM Al-5%Mg合金微观组织的优化和力学性能的提升. 展开更多
关键词 电弧增材制造 铝合金 宏观成形 组织优化 力学性能
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2024铝合金CMT+P电弧增材制造组织与耐腐蚀性能 被引量:1
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作者 颜军培 路学成 +2 位作者 张志强 卓帅 李涵茜 《材料工程》 北大核心 2025年第3期105-116,共12页
采用冷金属过渡和脉冲(cold metal transfer and pulse,CMT+P)复合电弧增材制造工艺制备2024铝合金增材件,研究2024铝合金CMT+P电弧增材制造气孔缺陷、晶粒形貌、物相析出的分布特征,以及不同工艺参数对气孔缺陷、晶粒形貌、物相析出和... 采用冷金属过渡和脉冲(cold metal transfer and pulse,CMT+P)复合电弧增材制造工艺制备2024铝合金增材件,研究2024铝合金CMT+P电弧增材制造气孔缺陷、晶粒形貌、物相析出的分布特征,以及不同工艺参数对气孔缺陷、晶粒形貌、物相析出和耐腐蚀性能的影响。结果表明:2024铝合金增材件的气孔主要分布于熔合线附近,热输入相同时,更快的送丝速度和电弧行驶速度导致更高的孔隙率。同一沉积层上部为无择优取向的等轴晶,下部为具有择优取向的柱状晶,热输入相同时,更快的送丝速度和电弧行驶速度导致细晶区的产生,增加等轴晶比例,减弱织构。析出的二次相主要为Al_(2)CuMg,Al_(2)Cu和富Fe,Mn相,沿晶界连续分布。影响增材件腐蚀初期耐腐蚀性能的主要因素为Al_(2)CuMg的析出量。更慢的送丝速度和电弧行驶速度下具有更好的耐局部腐蚀性能,这主要是由更低的Al_(2)CuMg相比例分数导致。 展开更多
关键词 高强铝合金 电弧增材制造 气孔 微观组织 耐腐蚀性能
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电弧增材制造304不锈钢显微组织与断裂行为
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作者 陈超 任柏桥 +4 位作者 傅彦 高义皓 隋昕晨 陈运好 赵小辉 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期557-561,共5页
电弧增材构件柱状晶生长特征显著影响其力学性能,但当前针对电弧增材构件断裂行为研究匮乏。为此,本文以304不锈钢薄壁构件为研究对象,分别对其沿沉积与扫描方向拉伸及断裂行为进行调查,并结合光学显微镜(Opticalmicroscope,OM)、扫描... 电弧增材构件柱状晶生长特征显著影响其力学性能,但当前针对电弧增材构件断裂行为研究匮乏。为此,本文以304不锈钢薄壁构件为研究对象,分别对其沿沉积与扫描方向拉伸及断裂行为进行调查,并结合光学显微镜(Opticalmicroscope,OM)、扫描电子显微镜(Scanningelectronmicroscope,SEM)与电子背散射衍射(Electron backscatter diffraction, EBSD)对断口及其截面进行表征以揭示断裂机理。结果表明:构件组织沿沉积方向呈明显柱状生长,导致沉积方向强度低于扫描方向,但断裂位置发生显著颈缩,断口分布大量细小韧窝,表现出更高的塑性行为。然而,层内的粗大柱状晶成为断裂薄弱点区域,在平行于柱状晶的拉伸应力下,最终断裂在层内区域。相反,扫描方向因柱状晶界抑制位错滑移而表现出高强度和低塑性。断口区域存在大量小角度晶界与应变,表明位错的非均匀滑移引发应变集中和断裂。 展开更多
关键词 304不锈钢 电弧增材制造 显微组织 力学性能 断裂行为
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超声冲击对电弧增材制造铝合金应力及变形的影响
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作者 秦泽辉 李攀 +1 位作者 杨东青 李晓鹏 《南京理工大学学报》 北大核心 2025年第2期223-232,共10页
由于铝合金增材制造制备构件时,构件内部留存大量残余应力,施加超声冲击降低残余应力后可大幅提高构件性能。通过附加同步焊枪运动的超声冲击,来辅助电弧增材的过程,制造2219铝合金单层多道沉积件,并对该辅助条件下制备的沉积件的残余... 由于铝合金增材制造制备构件时,构件内部留存大量残余应力,施加超声冲击降低残余应力后可大幅提高构件性能。通过附加同步焊枪运动的超声冲击,来辅助电弧增材的过程,制造2219铝合金单层多道沉积件,并对该辅助条件下制备的沉积件的残余应力及材料变形情况进行试验测量和数值模拟,分析了同步焊枪的单超声冲击辅助对残余应力和材料变形的影响。模拟结果显示,施加同步超声冲击辅助后,沉积件内的应力得到释放,在刚沉积完的区域应力集中减小得不明显,附加超声冲击的沉积件的等效残余应力和未附加超声冲击的沉积件的等效残余应力变化趋势一致,但拉应力值明显降低,等效残余应力峰值由未附加超声冲击时的217.5 MPa下降至附加超声冲击时的163.1 MPa,沉积完成且冷却300 s后的平均等效应力值由153.12 MPa下降至114.43 MPa,残余应力下降了25.27%。实际测量得到的表面残余应力的范围由90.03~207.71 MPa下降至54.25~141.62 MPa,平均残余应力下降29.16%。试验及模拟证实,附加超声冲击辅助后铝合金构件残余应力降低,性能有效提高,应用领域得以拓宽。 展开更多
关键词 电弧增材制造 2219铝合金 同步超声冲击 残余应力 有限元分析
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电弧增材制造高锰奥氏体低温钢拉伸各向异性研究
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作者 成志超 王红鸿 +1 位作者 张书畅 曾潘科 《武汉科技大学学报》 北大核心 2025年第4期260-270,共11页
本文系统研究了电弧增材制造(WAAM)高锰奥氏体低温钢的拉伸性能各向异性与其微观组织特征的内在联系。通过对WAAM三维墙体进行多方向拉伸试验和组织表征,结果表明,所制备的墙体虽在各方向均表现出优异的强塑性(抗拉强度均超过600MPa,延... 本文系统研究了电弧增材制造(WAAM)高锰奥氏体低温钢的拉伸性能各向异性与其微观组织特征的内在联系。通过对WAAM三维墙体进行多方向拉伸试验和组织表征,结果表明,所制备的墙体虽在各方向均表现出优异的强塑性(抗拉强度均超过600MPa,延伸率均大于35%),但存在显著的力学性能各向异性。其中,垂直于构建方向的截面上,横向与纵向试样的抗拉强度差异最大,达到8.8%。研究证实,柱状晶的择优生长是造成该各向异性的主导因素,而由沉积区与搭接区形成的周期性异质结构是次要因素。其中,搭接区因晶粒细小、织构较弱及加工硬化能力不足而成为力学薄弱区,导致应变局部化并优先萌生断裂。 展开更多
关键词 高锰奥氏体低温钢 电弧增材制造 力学性能 拉伸各向异性 周期结构
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层间等待时间对5356铝合金电弧增材制造组织与性能的影响研究
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作者 王月杰 陈小康 +1 位作者 王浩博 周建平 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第3期149-156,共8页
针对铝合金电弧增材制造过程中层间热积累过多导致试件尺寸精度较差和输出质量较低的问题,进行了不同层间等待时间(0、15、30、45 s)对5356铝合金电弧增材制造微观组织与力学性能的影响研究,分析了不同层间等待时间下多层单道直壁体试... 针对铝合金电弧增材制造过程中层间热积累过多导致试件尺寸精度较差和输出质量较低的问题,进行了不同层间等待时间(0、15、30、45 s)对5356铝合金电弧增材制造微观组织与力学性能的影响研究,分析了不同层间等待时间下多层单道直壁体试件成形尺寸的特点,并进行了显微组织分析、显微硬度和拉伸性能等力学性能测试。研究表明,层间等待时间对5356铝合金电弧增材制造直壁体试件的宏观形貌影响显著,且随着层间等待时间由0 s逐渐增大到45 s时,直壁体试件宽度减小了1.65 mm,单层高度增大了0.37 mm;显微组织主要由α-Al基体和β-Al_(3)Mg_(2)相组成,且随着层间等待时间增加,粗大的β组织尺寸减小、密度增大;随着层间等待时间的增加,水平和垂直试样的抗拉强度和伸长率均增大,且水平方向试样抗拉强度和伸长率均比垂直方向试样稍高;不同层间等待时间下拉伸试样断口均分布着大量的韧窝,并随着层间等待时间增加,韧窝尺寸逐渐增大,且分布更加均匀,塑性变形能力增强。为5356铝合金电弧增材制造技术应用提供理论基础。 展开更多
关键词 层间等待时间 5356铝合金 电弧增材制造 显微组织 力学性能
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