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。