电弧熔丝增材制造ER2319铝堆积金属的组织性能及T6热处理工艺优化

通过正交试验、光学显微镜、SEM、TEM等方法研究了T6热处理工艺对电弧熔丝增材制造ER2319堆积金属的组织与性能的影响,通过多元线性回归得出了T6热处理后堆积金属抗拉强度随工艺参数变化的数学模型,并分析了组织演变机制。结果表明, T6热处理工艺参数对堆积金属力学性能影响的显著度排序为:时效时间>时效温度>固溶时间>固溶温度。基于强度变化模型优化出的T6热处理工艺参数为固溶温度538 ℃、固溶时间42 min、时效温度185 ℃和时效时间23 h,使得堆积金属的抗拉强度较未热处理前提高了48.4%。固溶温度由538 ℃提高至553 ℃或固溶时间由42 min增加至82 min均会导致堆积金属中α-Al晶粒显著粗化且晶界局部过烧严重;固溶时间的增加还会导致第二相θ-Al₂Cu粗化且数量减少,降低堆积金属力学性能;时效温度或时效时间的增加会提高纳米级亚稳相θ′-Al₂Cu、θ″-Al₂Cu的析出驱动力,可显著提高沉淀强化效果。     

超薄奥氏体不锈钢电阻点钎焊接头组织与性能

采用电阻点钎焊工艺进行了以BNi-2为中间层的0.1 mm厚SUS304不锈钢封装试验,分析了工艺参数对电阻点钎焊接头微观组织和力学性能的影响,确定了接头区域元素分布及物相组成,并验证了接头的气密性。结果表明：电阻点钎焊接头由钎缝区、热机械影响区和母材组成;随着焊接电流和电极压力的增大,钎缝区厚度减小、热机械影响区动态再结晶程度增大;高的冷却速率抑制了钎缝与母材间的元素扩散,钎缝区的物相为镍基固溶体及弥散分布的Cr₂B、Ni₃B细小质点,接头的最大抗剪力为118.3 N;封装元件最大承载气压达到0.53 MPa,表明了超薄奥氏体不锈钢电阻点钎焊接头具有优异的气密性。     

圆柱面铝合金点阵结构电弧增材制造

采用电弧熔丝增材制造（WAAM）制备了圆柱面双层金字塔点阵结构，分析了圆柱面金字塔点阵结构的空间特征，建立了单元杆杆长数学模型，进行了圆柱面切片和路径规划，揭示了送丝速度、冷金属过渡技术（cold metal transfer, CMT）周期数和电弧枪偏移量与单元杆直径和倾角的关系。结果表明，圆柱面金字塔点阵结构具有旋转体的空间特征，其单元杆杆长随着点阵层数的增加而逐渐增加，圆柱面切片可获得增材制造路径点，通过调节送丝速度和CMT周期数可实现在2.20～5.02 mm的范围内精确控制单元杆直径，通过调节送丝速度和电弧枪偏移量可实现在30°～90°的范围内精确控制单元杆倾角。利用WAAM制备了包含300个点阵单胞的圆柱面双层金字塔点阵结构，其单元杆直径最大误差不超过2.3%，单元杆倾角最大误差不超过1.8%。     

铝合金点阵结构电弧增材制造技术及应用

电弧增材制造技术是制备点阵结构的有效方法。研究了点阵结构电弧增材制造装备、铝基药芯焊丝设计与制备技术、激光约束电弧工艺和点阵杆件直径、角度控制方法，制备了典型点阵结构示范件。点阵结构电弧增材制造装备由增材制造单元、激光单元与监测单元组成。设计自生Al2O3相铝合金药芯丝材Al-Cu-NiO合金体系，制备出直径1.2 mm的药芯丝材，堆积杆件具有较低的热导率。激光激发大量中性粒子电离，使电弧中的带电粒子大幅度增加，对电弧存在约束和稳定作用，提高成形精度。控制电弧增材制造熔滴体积与个数，可制备直径为2.5～7.0 mm的点阵单元杆件。控制电弧增材制造电弧枪纵向与横向运动量，可制备角度为15°～90°的点阵单元杆件。利用点阵结构电弧增材制造技术实现了平面点阵结构、圆柱面点阵结构和曲母线面点阵结构的高精度成形，点阵结构的平均压缩强度为58.53 MPa，具有较高的承载性能。在点阵测试件的上表面施加均匀热源，热源温度为500℃，时间600 s，测试件下表面温度约93℃，具有较高的隔热性能。