GH4099高温合金电弧增材制造工艺研究

研究了GH4099高温合金电弧增材制造材料的显微组织及力学性能,结果表明:GH4099高温合金电弧增材制造过程中材料流动性较差,需采用He气进行保护才能满足成形需求;电弧增材制造组织呈现出较为明显的各向异性,其中垂直于增材方向呈现出连续的列状枝晶,而平行于增材方向则呈现出等轴晶组织,在等轴晶内部存在着树枝晶亚结构,大量γ′强化相及MC碳化物弥散分布在等轴晶晶界和晶粒内部;经常温与900℃高温力学测试,GH4099高温合金电弧增材制造材料抗拉强度和常温断后延伸率均满足GB/T 14996—2010《高温合金冷轧板》标准要求,但900℃高温断后延伸率低于标准要求。     

热输入对高强钢GMAW增材组织及力学性能影响

在不同热输入(10.66 k J/cm、13.34 k J/cm、15.70 k J/cm)下对ER130S-G低合金高强钢进行GMAW增材试验,研究热输入对增材结构显微组织、室温拉伸性能的影响。结果表明:增材结构组织可分为受热区和未受热区,受热区组织主要由针状铁素体和粒状贝氏体组成,未受热区主要为粗大的柱状晶。随着热输入的增加,粒状贝氏体含量减少,针状铁素体增加,同时出现部分板条马氏体。室温下抗拉强度和断后伸长率均呈先增大后减小的趋势,在热输入为13.34 k J/cm时,力学性能最佳,拉伸断口均为韧性断口。     

K465合金激光增材制造加工工艺研究

为满足面向航空异形空腔薄壁结构件设计要求,并保证构件在高温下仍具有良好的机械性能,采用了激光增材制造方法实现K465高温合金空腔构件成形。分析表明,由于K465合金变形能力差、低熔点共晶相存在,导致成形过程容易出现裂纹,无法通过增材制造实现单一成分K465合金构件成形。通过在成形过程中合理的加入Stellite 6合金,进行去应力处理,并进行基板预热等工艺措施,可以显著减弱甚至消除裂纹。     

激光冲击MAG复合增材工艺与组织性能研究

为了研究激光冲击熔化极活性气体保护焊(Metal Active-Gas welding, MAG)复合增材工艺规律,通过构建复合热源模型,对比研究激光加入前后电弧及熔池的变化,并通过改变激光功率参数,分别分析其对增材成形件宏观形貌、微观组织和力学性能的影响。结果表明,在激光的冲击作用下,电弧产生吸引和压缩现象,可提高电弧的稳定性和热源利用率、增加熔池内气体逃逸时间、细化成形件晶粒尺寸,以及提高成形件的力学性能。激光功率900 W为最佳工艺参数,此时增材成形件表面较为光滑、晶粒尺寸最小范围为5～16μm,平均显微硬度为(182.5±8.7)HV,抗拉强度为566 MPa,断后伸长率为10.35%,气孔率为0.74%。对比单电弧增材成形件,平均显微硬度、抗拉强度和断后伸长率分别提高了9.3%、13.4%、37.5%,气孔率减少了43.1%。     

激光加热辅助铣削高温合金GH4698试验研究

激光辅助铣削(LAML)技术是难加工材料的有效加工方法,通过激光照射可提高材料的温度,改善其加工性能。本文通过对高温合金GH4698材料进行激光辅助铣削试验研究,分析了激光与工艺参数对切削力、刀具磨损及已加工表面质量的影响规律。结果表明,激光辅助铣削可以在不改变GH4698的组织结构及材料性能前提下降低切削力和刀具磨损,提高加工质量。     

热丝辅助电弧增材Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金组织与性能研究

电弧增材制造技术可以缩短生产周期,降低成本,实现铝合金的快速成形,但存在结构内部含有较多气孔及晶粒粗大的问题。热丝辅助电弧增材制造(HWAAM)可以有效降低气孔率和细化晶粒,进一步提高电弧增材制造Al-Cu-Mg-Ag合金的性能。采用热丝电弧增材制造技术制备了Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金,利用拉伸试验、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等实验方法,研究了电弧增材制造Al-Cu-Mg-Ag铝合金的气孔缺陷、显微组织和力学性能。结果表明,与冷丝成形合金相比,热丝辅助电弧增材制造Al-Cu-Mg-Ag合金气孔率降低25%,气孔球形度增加,空间分布较为均匀;同时晶粒尺寸降低30%,晶粒形貌趋于等轴晶化。冷丝结构件抗拉强度为218 MPa,屈服强度为134 MPa,延伸率为3.2%,使用热丝电弧增材制造后,力学性能提高,其抗拉强度提升至242 MPa,屈服强度提高至148 MPa,延伸率4.2%。最后,分别采用固溶+时效和人工时效热处理工艺,进一步改善了热丝辅助成形Al-Cu-Mg-Ag合金的力学性能。固溶与时效热处理后抗拉强度达到368 MPa,延伸率下降至0.5%,时效热...     

大齿轮激光增材修复系统设计

大齿轮是矿山机械的关键部件,由于工况较差,大齿轮容易出现磨损等缺陷而成为矿山机械主要易损件之一。针对性地设计了一套矿山机械大齿轮激光增材修复设备,详细介绍了设备的组成、关键组件设计以及修复工艺流程等,该设备可用于对磨损的大齿轮进行增材修复以便再利用,从而减少资源浪费,降低使用成本。     

镍基高温合金的真空感应熔炼脱氧和脱氮

研究了真空感应熔炼镍基高温合金脱氧和脱氮的效果。研究结果表明：熔化期对脱氧和脱氮是十分重要的，适量碳的加入有利于脱氧和脱氮；在熔炼后期加铝有利于进一步脱氧和脱氮。     

机械振动对激光焊接接头组织的影响

振动焊接工艺能有效细化接头组织晶粒,降低残余应力,提高焊接质量。为了研究振动焊接工艺在激光焊接方面的应用,选用316不锈钢作为试验材料,利用机械振动辅助激光焊接的工艺方法,通过改变机械振动参数和焊接速度,利用光学显微镜和扫描电镜观察焊后接头组织,对比分析不同振动频率和焊接速度下接头的微观组织形貌。结果表明,机械振动可以细化焊后组织中形成的柱状晶,使柱状枝晶破碎且向不同方向生长,晶轴间与焊缝中心处的等轴晶增加。提高焊接速度后,振动的加入能够细化焊缝区出现的粗大柱状晶。同时,振动可以减少焊后在奥氏体基体晶界处形成的网状高温铁素体和点状碳化物,使其趋于弥散。试验还对焊接接头进行显微硬度测试,发现振动焊接下得到的焊缝区接头组织硬度较高,且较高共振频率下硬度增加明显。     

热等静压温度对激光选区熔化成形GH3536裂纹和组织性能的影响

利用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备了GH3536镍基高温合金,研究了不同热等静压(Hot isostatic pressing,HIP)温度对SLM成形GH3536合金裂纹和组织性能的影响。利用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、电子背散射衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)、电子探针显微分析仪(Electron probe microanalyzer,EPMA)等方式表征了GH3536相组成和组织演变,利用高温持久性能试验机测试合金室温和高温拉伸性能。结果表明：经HIP后,SLM成形GH3536合金相组成保持不变,均为γ相,但晶格常数降低,且随着HIP温度的升高而降低。SLM态合金中存在10～100μm的微裂纹和气孔缺陷,微裂纹主要存在于熔池边界。经HIP后,合金中微裂纹完全消除,但仍存在少量孔洞。GH3536合金经高温高压处理后,晶粒尺寸增大,抗拉强度有所降低。其中SLM态试样室温抗拉强度...     

铜表面激光熔覆镍基合金的显微组织与硬度

用超音速火焰喷涂方法在铜基体表面预置一层镍基合金涂层后,再用高功率密度的激光进行熔覆;用OM、SEM、XRD、显微硬度计对熔覆层进行了表征.结果表明:熔覆层组织致密、无裂纹,气孔、夹杂等缺陷明显减少;在熔覆层底部形成了高熔点、高密度钨相带,其显微硬度明显升高;熔覆层与基体的界面处有铜、镍互渗的冶金结合层形成,其厚度约为13μm;熔覆层的显微硬度是铜基体硬度的8倍以上.     

基于原位拉伸的CrMoV钢焊接接头局部力学性能研究

采用微拉伸试验研究了CrMoV钢焊接接头焊缝金属的局部力学性能,并对焊缝金属进行了微观组织观察和显微硬度测试。结果表明,焊缝金属呈现不均匀的微观组织分布;焊缝金属环向试样的拉伸强度要大于径向和轴向试样的拉伸强度,而焊缝中心所取试样的拉伸强度要小于焊道上所取试样的拉伸强度。结合金相分析得到,焊接接头焊缝金属最薄弱的部位在焊缝中心等轴晶区。     

喷射成形工艺对高速钢组织和性能的影响

研究了喷射成形工艺对高合金化高速钢组织和性能的影响,结果表明:喷射成形工艺制备T15高速钢沉积坯件,坯件经过热加工后,致密度都达到99%以上,无宏观偏析,碳化物呈现均匀弥散分布在晶界和晶内,主要有M6C和MC两种碳化物相,经过热处理后,合金的抗弯强度平均达到4673MPa。在1250℃淬火后,最高硬度可达67.6HRC。     

激光热处理对铸造铝青铜合金微观组织与硬度的影响

采用激光热处理技术对ZCuAl10Fe3Mn2铸造铝青铜合金进行热处理。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和IPP软件对合金的铸态组织结构、物相组成和力学性能等进行对比研究。结果表明,激光热处理对铝青铜合金组织结构和性能的影响是显著的,对激光热处理前、后比较发现基体仍以α相为主,但其含量明显减少,β′相、强化相K相、γ2相以及共析反应生成的(α+γ2)共析体的含量明显增加且更加均匀地分布于基体组织中。激光热处理后组织晶粒细化效果明显,起到了很好的强化作用。     

LZ92镁锂合金激光焊接接头的显微组织与力学性能

采用CO2激光焊接厚度为2 mm的LZ92镁锂合金板,研究了焊接接头的显微组织、物相组成、显微硬度与拉伸性能.结果表明:LZ92镁锂合金焊接接头成形良好,焊缝中无明显气孔、裂纹等缺陷;母材与焊缝的物相组成相同,由α相、β相和中间相Mg7Zn3组成;母材由等轴状β相和枝晶状与颗粒状α相组成,热影响区由粗大的β相和少量细小...     

钙对ZA85镁合金显微组织和力学性能的影响

研究了钙的加入对ZA85镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:当ZA85镁合金中钙质量分数为0.3%～0.9%时,钙元素均固溶于基体中,合金中无含钙相生成;随钙含量增加,力学性能提高,当钙质量分数为0.6%时,铸态合金的显微硬度和室温抗拉强度达到最大值117.5 HV和164 MPa,150℃时的抗拉强度为149.5 MPa;经300℃×24 h均匀化处理后,其150℃时的抗拉强度提高到159.2 MPa;室温拉伸断口主要由解理面组成,呈脆性断裂;高温断口解理面减少,韧窝增大,呈韧性断裂.     

微量钛、硼对AM50镁合金组织和性能的影响

对在AM50镁合金中添加不同微量钛、硼元素后的微观组织和力学性能的变化规律进行了研究。结果表明：微量钛、硼的加入能够细化AM50合金的晶粒,改善第二相的形貌,使第二相变得细小,分布更加均匀;微量钛、硼在含量分别为0．002%和0．0010%附近时合金室温力学性能明显提高;过多添加钛、硼并不能明显提高AM50合金的力学性能。     

45钢微铸轧增材成形件的组织性能研究

利用华中科技大学材料科学与工程学院研制的微铸轧增材成形技术和装置,在电弧熔积和微铸轧2种工艺条件下进行试验,分析测试了增材成形的45钢试样的组织特征和力学性能。试验结果表明:与电弧熔积成形相比,微铸轧工艺将晶粒粒度由3.0级提升至9.0级,抗拉强度提高了31.3%,屈服强度提高了68.8%,平均硬度提高了10.9%;与熔模铸造相比,抗拉强度提高了58.4%,屈服强度提高了107.7%。因此,微铸轧增材成形技术将为低成本制造高强度钢零件提供一条有效途径。