激光-电弧复合增材制造Al-Cu合金T型结构微观组织演变与熔池流动行为分析

在T型结构增材制造过程中,交叉节点处易出现冶金结合不良及重熔缺陷等问题,制约该结构性能的提升。采用激光-电弧复合增材制造技术制备了Al-Cu合金T型结构,对交叉节点处的组织形貌进行了表征,并通过数值模拟分析了节点处熔池内的温度分布以及流动特征。结果表明,在T型结构节点处能够观察到重熔作用所导致的弧形条纹特征,该区域的模拟形貌与实际结果具有良好的一致性;熔池边界处等温线分布较为密集,内部Marangoni对流导致逆时针涡流的形成,最高流速可达0.16 m/s。依据顶层晶粒形态差异,分为顶层节点重熔区(RZI)和顶层热影响区(HAZ)。其中RZI内主要为细小的树枝晶,平均晶粒尺寸相比于HAZ降低了20.8%,内部析出相主要为与α-Al基体呈非共格界面的大尺寸θ(Al_(2)Cu)相;平均显微硬度可达(98.4±6.4)HV_(0.1),相比于未重熔区最高提升约14.0%。

TC4钛合金激光增材复合制造研究进展

近年来,随着激光增材制造技术的发展,国内外学者对TC4钛合金的激光增材技术进行了更深入的研究,但是针对TC4钛合金激光复合制造的深入研究还较少,本文从复合制造工艺、复合件组织性能及热处理三个方面介绍了目前TC4激光增材复合制造的研究进展,并提出对TC4钛合金复合制造进一步的研究方向。

激光选区熔化复合制造TC4钛合金组织性能研究

采用选区激光熔化技术(SLM)在锻造后的TC4合金基体上制备TC4钛合金增材锻件复合成形件,并采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微维氏硬度计和拉伸试验机等试验设备,分析了不同SLM参数下TC4钛合金复合成形件微观组织及力学性能。结果表明:复合试样微观组织分为锻件基体区、结合区以及增材区三个区域。增材区与锻件区之间界线清晰,无未熔合、气孔、裂纹等缺陷。锻件区组织为等轴组织,增材区为相互交错的针状α′马氏体组织。性能试验结果表明:增材区和结合区抗拉强度及屈服强度均显著优于锻件;其中结合区强度最高,增材区次之。综合考虑强度和塑性,激光功率为280 W,扫描速率为1100 mm/s下得到的复合试样拉伸性能最好。

热处理工艺对铸造/激光增材制造复合制备Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响

研究了热处理工艺对复合制备Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响。结果表明,制备的Ti-6Al-4V试样有3个典型区域,分别为激光增材制造区、铸造基底区和铸造/激光增材制造冶金结合区;激光增材制造区由网篮组织构成,铸造基底区由魏氏组织构成,而铸造/激光增材制造结合区微观组织取决于热处理工艺;铸态和固溶态呈魏氏组织,而固溶时效和热等静压+固溶时效态呈网篮组织。固溶时效态由于组织均匀性较高、析出次生α相,从而使得合金不但具有较高的强度(915 MPa),而且具有较高的伸长率(11%)。

铝合金增材制造技术研究进展

介绍了铝合金增材制造的相关技术研究进展。着重阐述了选区激光熔化、电弧填丝增材制造、激光-电弧复合增材制造在铝合金增材制造领域的优势与发展前景。研究结果表明,选区激光熔化的研究主要集中在成形件致密度的改善、微观组织控制和力学性能提升等方面,现阶段的成形件的致密度已接近100%,微观组织和力学性能优于铸件的但差于锻件的;电弧填丝增材制造的研究主要集中在大型结构的尺寸控制,但较大的热输入量限制了成形结构的性能提升;激光-电弧复合铝合金增材制造的相关研究较少,完善相应的工艺技术及激光与电弧的耦合行为是其发展方向。