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双填丝等离子弧增材制造高强高硬高氮钢组织与特性研究 被引量:4
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作者 汤荣华 冯曰海 +1 位作者 刘思余 陈琪 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期209-213,共5页
针对等离子单填丝增材制造电弧热量利用率低和熔丝效率低,容易造成增材金属过热的问题,以高氮钢丝材为熔化材料,采用单电弧双填丝共熔池的等离子弧增材制造工艺制备了高氮钢直壁体试样。采用游标卡尺、光学显微镜、扫描电镜和力学性能... 针对等离子单填丝增材制造电弧热量利用率低和熔丝效率低,容易造成增材金属过热的问题,以高氮钢丝材为熔化材料,采用单电弧双填丝共熔池的等离子弧增材制造工艺制备了高氮钢直壁体试样。采用游标卡尺、光学显微镜、扫描电镜和力学性能试验等手段,分别对单填丝和双填丝两种工艺增材直壁体的成型尺寸、熔敷效率、显微组织、力学性能和断裂形式进行了对比检测分析。然后详细考察了丝材熔敷量增加对试样组织和力学性能的影响,并分析双填丝等离子弧增材制造高强高硬高氮钢构件的组织变化规律和性能变化规律。结果表明,相对于单填丝增材工艺,在同样的增材电流下,双填丝增材工艺中总填丝速度可以成倍增加,分层更加清晰,平均有效熔敷效率提高92%。试样的显微组织大部分为平行增材方向奥氏体柱状树枝晶,存在少量的δ铁素体和弥散分布的氮化物,少量奥氏体树枝晶生长的方向出现不一致。在同样的电弧进行速度下,双填丝等离子弧增材制造的试样的抗拉强度均有明显提升,最大提升可达到44 MPa;断后伸长率均有增加,最高提升了9.4%。试样的显微硬度比单填丝增材试样的显微硬度略有提高。 展开更多
关键词 高氮钢 双填丝 等离子弧增材制造 组织和性能 熔敷效率
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等离子弧增材低碳贝氏体钢组织与性能分析 被引量:2
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作者 周凡 顾介仁 +1 位作者 王克鸿 柴权赢 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期117-121,I0009,I0010,共7页
采用等离子弧增材工艺制备了成形良好的贝氏体钢构件,研究了其力学性能和微观组织.结果表明,增材构件的微观组织主要由板条状贝氏体、粒状贝氏体和少量奥氏体组成.增材构件组织和力学性能存在局部差异:顶部组织晶粒比较粗大,主要由板条... 采用等离子弧增材工艺制备了成形良好的贝氏体钢构件,研究了其力学性能和微观组织.结果表明,增材构件的微观组织主要由板条状贝氏体、粒状贝氏体和少量奥氏体组成.增材构件组织和力学性能存在局部差异:顶部组织晶粒比较粗大,主要由板条状贝氏体和奥氏体组成,显微硬度平均值约为365 HV;底部区域组织晶粒比较细小,多为粒状贝氏体,显微硬度平均值约为384 HV;构件整体平均冲击韧性为145 J/cm^(2),平均拉伸强度和断后伸长率分别可以达到955 MPa和11.7%,其中x方向的拉伸强度为945 MPa,略小于y方向的抗拉强度(963 MPa)和z方向的抗拉强度(958 MPa),说明构件抗拉强度不存在明显的各向异性,断口为韧性断裂.创新点:(1)利用贝氏体钢药芯焊丝等离子弧增材复杂结构件.(2)分析十字交叉路径下的构件微观组织和力学性能.(3)阐明等离子弧增材贝氏体钢相较于其它电弧增材优缺点. 展开更多
关键词 低碳贝氏体钢 等离子弧增材 板条状贝氏体 组织性能
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大厚度高氮钢多层多道等离子弧增材构件的组织与性能分析 被引量:1
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作者 孙跃 冯曰海 +1 位作者 刘思余 王克鸿 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第22期22118-22123,共6页
以自研的高氮奥氏体不锈钢焊丝为增材丝材,采用等离子弧成功堆敷了25 mm大厚度高氮钢构件。采用X射线检测、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和机械试验机对增材构件的缺陷、成分、组织和力学性能进行了检测分析,详细考察了堆敷速度对组织... 以自研的高氮奥氏体不锈钢焊丝为增材丝材,采用等离子弧成功堆敷了25 mm大厚度高氮钢构件。采用X射线检测、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和机械试验机对增材构件的缺陷、成分、组织和力学性能进行了检测分析,详细考察了堆敷速度对组织和力学性能的影响,揭示了大厚度多层多道增材制造的组织变化规律和性能增强机制。结果表明:大厚度高氮钢增材构件内部存在少量气孔,并且构件内合金元素分布均匀。试样的组织大部分为奥氏体,还有少量的δ铁素体和弥散分布的氮化物,层间和道间均分布着铁素体带。当堆敷速度由30 cm/min下降到18 cm/min时,上下两层相邻焊道交界处铁素体带的宽度由160μm降低到35μm,每层热输入量由1.275×104 kJ降到1.042×104 kJ;试样的横向和纵向平均抗拉强度分别提高90 MPa、76 MPa,横向和纵向平均延伸率分别提高6.5%、7.0%,横向和纵向平均冲击韧度分别提高12.07 J/cm 2、4.02 J/cm 2,试样的平均显微硬度提高了22.2HV。 展开更多
关键词 高氮钢 等离子弧增材 多层多道 显微组织 力学性能
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TC4-TA1等离子弧增材制造单道模型及成形研究 被引量:3
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作者 秦伟铭 王克鸿 +1 位作者 叶约翰 章晓勇 《热加工工艺》 北大核心 2019年第14期58-62,共5页
合适的焊道尺寸及道间距对于控制增材制造过程中工件的表面成形起到至关重要的作用。采用高能量密度的等离子弧为热源,研究了两种材料(TC4钛合金、TA1纯钛为丝材)沉积单道的成形特性及焊道截面模型。结果表明:电流一定(ITC4=130A,ITA1=1... 合适的焊道尺寸及道间距对于控制增材制造过程中工件的表面成形起到至关重要的作用。采用高能量密度的等离子弧为热源,研究了两种材料(TC4钛合金、TA1纯钛为丝材)沉积单道的成形特性及焊道截面模型。结果表明:电流一定(ITC4=130A,ITA1=140A)、熔积比n∈(0,16)时,TC4、TA1沉积单道截面均为抛物线模型,且n∈(6,10)时拟合误差值小于2.5%;筛选出最佳增材工艺参数,TC4:电流为130A、送丝速度为1.8m/min、行走速度为3.5mm/s;TA1:电流为140A、送丝速度为1.8m/min、行走速度为3.5mm/s。异种材料增材最佳道间距为0.738W(W为单道宽度)。 展开更多
关键词 TC4-TA1 等离子弧增材 沉积单道模型 工艺参数 道间距
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等离子弧增材制造Ti-6Al-4V工艺参数对成形性和显微硬度的影响 被引量:2
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作者 吴向举 郭登极 +1 位作者 林建军 王序进 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期186-194,共9页
等离子弧增材制造技术具有低成本、高沉积率和高材料利用率等优势,对航空航天、海洋工程及军事医学等领域的大型复杂零件制造具有重要意义。但等离子弧能量密度高及钛合金热导率低的特性,导致钛合金沉积零件成形性差,且易生成粗大柱状... 等离子弧增材制造技术具有低成本、高沉积率和高材料利用率等优势,对航空航天、海洋工程及军事医学等领域的大型复杂零件制造具有重要意义。但等离子弧能量密度高及钛合金热导率低的特性,导致钛合金沉积零件成形性差,且易生成粗大柱状晶。另外,等离子弧增材制造工艺参数多和调控难的特点,限制了满足力学标准的增材制造工艺参数的快速制定。采用正交试验法、金相组织分析及组织与力学能关系表征等手段,研究等离子弧增材制造Ti-6Al-4V工艺参数对成形性、显微组织及显微硬度的影响规律。研究结果表明,等离子弧工艺参数对成形性的影响程度依次为基值电流(I_(b))>峰值电流(I_(p))>占空比(I_(dcy))>送丝速度(T_(WFS))>沉积速度(T_(s))>脉冲频率(F_(P)),且基值电流对单道沉积层的熔宽、余高和成形性的影响最大;对平均晶粒尺寸的影响程度依次为T_(s)>F_(P)>T_(WFS)>I_(b)>I_(p)>I_(dcy),沉积速度越大,晶粒尺寸越小,脉冲频率影响次之;对显微硬度影响程度依次为T_(s)>I_(dcy)>T_(WFS)>I_(b)>F_(P)>I_(p),沉积速度对平均晶粒尺寸和显微硬度影响最大,峰值电流对平均晶粒尺寸及显微硬度的影响有限。研究结果可为等离子弧增材制造及再制造工艺提供理论依据,并为野外矿山机械、海洋船舶、工程装备平台及石油化工装备等受损零件的快速修复提供工艺调控技术参考。 展开更多
关键词 TI-6AL-4V 等离子弧增材制造 正交试验 成形性 显微硬度
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300M钢等离子弧增材工艺参数多目标优化研究
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作者 郭正华 卢安 +3 位作者 赵明杰 涂骏扬 欧阳祥海 姜丽红 《热加工工艺》 2025年第14期48-55,共8页
为实现等离子弧增材制造300M钢宏微观质量的整体优化,采用焊接电流、送粉速率和扫描速度作为工艺参数设计正交实验。结果表明,工艺参数对沉积层宏观成形质量和微观缺陷影响程度的主次顺序并不相同。为此,基于多目标优化方法,建立了宏观... 为实现等离子弧增材制造300M钢宏微观质量的整体优化,采用焊接电流、送粉速率和扫描速度作为工艺参数设计正交实验。结果表明,工艺参数对沉积层宏观成形质量和微观缺陷影响程度的主次顺序并不相同。为此,基于多目标优化方法,建立了宏观形貌、几何特征和微观缺陷的多维度评价体系,对等离子弧增材300M钢的工艺参数进行系统性优化。结果表明:各工艺参数对宏微观成形质量的影响主次为:扫描速度>焊接电流>送粉速率。优化获得的最佳工艺参数组合为:焊接电流160 A、扫描速度0.14 m/min、送粉速率15 g/min。在优化工艺参数条件下,沉积层成形质量实现了多维度评价指标间的全局最优平衡。沉积层表面光滑平整,不稳定起焊区域及锯齿状边界消除,宽高比为4.29、孔隙率降为0.43%,且无大孔隙缺陷。 展开更多
关键词 等离子弧增材 300M钢 宏微观特征 多目标协同优化
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