电弧增材制造2319铝合金交叉桁条结构微观组织与拉伸性能研究

电弧增材制造具有材料利用率高、制造效率高、制造成本低等优势,适合制造大型复杂航空薄壁构件。目前,交叉桁条结构电弧增材制造的路径规划、成形形貌控制、组织性能差异性等方面缺乏系统研究。针对交叉桁条结构提出了一种新的分层切片及路径规划方法,解决了桁条交叉区域余高过大导致的制造精度不足问题。开展了电弧增材制造2319铝合金交叉桁条不同区域的晶粒形态、元素分布、拉伸性能、断口形貌等检测与分析,结果表明,电弧增材制造2319铝合金交叉桁条结构不同区域的晶粒形态及尺寸呈现明显差异,致使桁条顶部的平均抗拉强度值与中部、底部相比高出20%左右。在拉伸断口的韧窝中存在大量θ(Al₂Cu)颗粒相,该非共格析出相增大了晶格畸变能并且提升位错阻力,使晶体滑移难以进行,最终材料的强度显著提高。     

7075铝合金激光熔丝增材制造热循环和温度梯度对熔池凝固组织的影响研究

7075铝合金兼具高比强度、低密度和良好耐腐蚀性等优点,在航空航天领域应用广泛。基于传统制备方法存在加工过程复杂、材料利用率低及零件表面精度低等问题,使用激光熔丝增材制造技术可在较短时间和较少成本下成型低缺陷高精度的7075铝合金零部件。本研究采用不同工艺参数制备了7075铝合金单层单道和单道多层增材试样,基于有限元方法系统分析了不同激光功率对沉积层温度场分布和微观组织的影响,以揭示热输入诱导的微观组织差异对7075铝合金沉积层硬度的影响机理。结果表明：随着激光功率从1 600 W增加到2 200 W,熔池峰值温度提高12.5%,温度梯度从62.8℃/mm减小至12.4℃/mm,沉积结构高温区域面积增大,熔宽增长20.85%,单道多层试样的峰值温度增幅大于单层单道。随着激光功率增加,沉积层上部、中部和下部的晶粒尺寸增大,晶界处第二相析出物含量减少,从底部至顶部均出现柱状晶至等轴晶转变。不同激光功率下增材试样在不同位置的显微硬度均达到90 HV以上。     

激光功率对钛合金双侧同步焊接温度场的影响

为研究激光功率对TC4钛合金T型结构双激光束双侧同步焊接温度场的影响,针对TC4钛合金T型结构的双激光束双侧同步焊接过程,建立了相应的有限元模型,利用有限元分析软件进行了焊接过程温度场的计算,研究了激光功率对熔池形状的影响规律,并对不同激光功率下的温度场进行了分析.结果表明:随着激光功率的增加,熔池的熔深、熔宽均有所增...     

CMT电弧增材制造过程电弧特性对熔滴过渡行为的影响机理研究

冷金属过渡(CMT)电弧增材制造技术具有沉积效率高、制造成本低等优势，在航空用大尺寸构件的快速成型领域应用前景广阔。对于电弧增材制造大型构件需采用大电流来进一步提高沉积效率，但在此高电流模式下电弧放电过程对熔滴过渡行为的影响机理尚不明确。因此，本研究采用高速摄像仪观察了电弧增材制造过程中电弧形态及熔滴过渡行为，同时通过建立电弧模型及熔滴过渡模型，分析了在不同电流波段及工艺参数下熔滴过渡频率及熔滴尺寸变化规律，最终揭示了电弧放电过程中电流密度、洛伦兹力等物理因素对熔滴过渡的作用机理。结果表明，电弧宽度与洛伦兹力决定熔滴在电弧放电过程中的受力大小，进而决定熔滴尺寸及其过渡频率。随着送丝速度从5.5 m/min增大至7.0 m/min时，电流峰值持续时间增加了1倍左右，同时电弧宽度与电流密度的随之增加，使得熔滴过渡过程中电磁力上升，熔滴尺寸下降14%且射滴过渡频率增加了3～4倍。当瞬时电流进入熄弧阶段时，熔滴过渡形式转变为短路过渡。随着送丝速度的增加，短路过渡频率从29 Hz减少至20 Hz。