微电机用异型断面Ag-Cu-Cd丝材的工艺研究

本文探讨了加工工艺对微电机换向器用 Ag- Cu- Cd异型断面丝材的成型性和表面质量的影响。旨在获得最佳的生产工艺制度。

电弧熔丝增材制造控形技术研究现状与展望

金属增材制造是制造强国战略下推动我国高端装备制造业转型升级的重点发展方向。电弧增材制造以其高沉积效率、低成本、可进行复杂结构直接成形等优势受到了广泛的关注。但增材过程中涉及的物理过程复杂,成形质量与精度面临很大挑战。针对电弧增材制造技术短流程、长周期的制造特征,讨论如何从热源上降低成形偏差、从过程上降低制造误差、从结果上改善成形精度,介绍了一系列创新的热源调制、过程控制与结果优化的方法策略,总结了现有技术存在的问题与面临的挑战,为如何进一步提升电弧增材过程的成形控制效果提出了几点思考。

电子束熔丝增材制造Ti-6Al-4V钛合金研究进展

电子束熔丝增材制造技术因其电子束能量密度高、所处真空环境等优势,逐渐成为金属增材制造领域的研究热点之一。回顾了电子束熔丝增材制造技术的发展历程及现状,介绍了一种新型电子束熔丝增材制造技术——同轴送丝电子束熔丝增材制造。结合作者课题组近几年的研究工作,针对Ti-6Al-4V钛合金的成形缺陷、显微组织及力学性能,对传统电子束熔丝增材制造技术和同轴送丝电子束熔丝增材制造技术进行了对比论述,其中同轴送丝电子束熔丝增材制造有望沉积β晶粒更细、更等轴的钛合金构件。最后结合当前研究存在的不足,对电子束熔丝增材制造的发展给出了建议。

多丝电弧增材制造研究进展

航空航天事业的快速发展对高强度且轻量化的铝合金材料提出了更高需求,但是由于这些合金的自身物理特性,存在焊丝制备困难的问题,因此采用多丝电弧增材制造方法合成目标合金材料引起了越来越多学者的关注。同时为了得到组织均匀、性能稳定的产品,通过在线监测实现增材过程的调控也是一大难点。本文介绍了近年来众多学者在过程检测及控制、熔滴过渡调控和微观组织等方面做出的努力,总结了多丝电弧增材制造所存在的问题及面临的挑战,并对未来的研究目标及发展前景进行了分析。

高氮不锈钢光丝同轴激光增材组织与性能研究

为研究光丝同轴激光增材技术在制备高氮不锈钢块体材料中的应用潜力,采用直径1.2 mm、氮含量为0.71 wt.%的高氮钢丝材,通过光丝同轴激光增材技术进行多道多层增材试验。利用工业CT扫描、氮含量分析、组织形貌观察、物相分析及力学性能测试等方法,对增材块体的内部质量、氮含量、微观组织及力学性能进行了系统研究。结果表明,增材块体中存在少量未熔合缺陷,主要分布在底部,且一般出现于每一层的前两道附近,等效直径主要分布于200~300μm。内部存在大量细小孔洞状低密度缺陷,其体积占比为0.073%,其中约90%的等效直径区间为1.5~7.5μm。中部和顶部的氮含量都在0.66 wt.%以上,氮损失均低于7.5%;底部氮含量降至0.58 wt.%,氮损失为19%。物相分析表明,增材块体主要为奥氏体γ-Fe相,通过SEM和EDS可发现基体材料中存在少量α-Fe枝晶和Mn的氧化物。金相观察发现,增材块体主要由细小的柱状晶和等轴晶组成。增材块体底部力学性能较好,中部各向异性较小。其增材方向上的硬度分布为315~355 HV,且底部明显高于中部和顶部。块体中部增材方向抗拉强度875 MPa,屈服强度为679 MPa,延伸率为50%;行进方向抗拉强度为908 MPa,屈服强度为685 MPa,延伸率为34%。此外,块体底部行进方向的抗拉强度为997 MPa,屈服强度为770 MPa,延伸率为43%。本研究证实了光丝同轴激光增材技术制备高氮不锈钢块体材料的可行性,为高氮不锈钢增材制造技术的开发和应用提供了重要的理论依据和技术支持。

核电厂安全壳变位测量系统监测丝材及防腐蚀措施研究综述

核电厂安全壳变位测量系统服务于安全壳整体性试验和在役检查,是对安全壳实际受力状态进行评判和确保使用安全的主要依据。由于核电站位于沿海,所处大气腐蚀环境等级较高,变位测量监测丝材出现频繁断裂现象,对结构的安全性和监测数据的连续性造成不良影响。为解决此工程问题,若能研发出具有低膨胀系数、防腐性能较高并具有一定抗拉强度的监测丝材,对保证核电安全壳变位监测在整体性试验和在役期间的正常运行具有重要意义。文章结合工程实际需求,通过对核电安全壳变位测量系统监测丝材耐久性问题的概述,针对变位测量系统监测丝材化学腐蚀可采用的基材与防腐措施方法的综述,以期准确把握监测丝材防腐蚀问题和监测的研究现状,为后期监测丝材新材料性能及防腐措施研究提供参考。

冷拉变形对7050铝合金丝材组织与性能的影响

对7050铝合金丝材经冷拉变形后过时效态以及冷加工变形态的组织与性能进行了研究。结果表明,随着冷变形量的增加,晶粒拉长,屈服强度、抗拉强度和剪切强度增大。与冷拉态相比较,过时效态丝材的这些指标增加不明显;晶粒越均匀细小,合金丝材冷镦时越不易发生开裂。

不同路径下的低碳钢三丝间接电弧增材制造组织与性能

以低碳钢为材料,采用三丝间接电弧为热源分别在平行顺序、平行往复、十字交叉3种不同路径下进行多层多道增材制造,对比研究了不同路径下试样的显微组织和力学性能。结果表明,3种方式增材试样显微组织存在明显差异,底部组织均为细小的等轴晶,中部组织出现了不同程度的粗大柱状晶,顶部组织分别为树枝晶、等轴晶和柱状晶;在显微硬度方面,3种堆积方法的平均硬度分别为265HV,227HV,209HV;在拉伸性能方面,平行顺序试件纵向抗拉强度最高,平行往复试件横向抗拉强度最高,且该试件的断后伸长率最高,塑性优于其他2种试件;拉伸试样断口形貌表明断裂方式均为韧性断裂,但韧窝尺寸与断裂平台形貌不一致,性能表现与拉伸性能图一致。

基于等离子双丝增材制造技术制备坡莫合金工艺探究

首次采用等离子双丝增材制造技术制备Fe-Ni合金,通过显微组织分析获得平行于基板和垂直于基板的显微组织相差较大,平行于基板的显微组织主要由不同尺寸的等轴晶组成且含有极大尺寸晶粒,而垂直于基板方向的显微组织主要是柱状晶,因此柱状晶内含有不同形态的胞状晶,垂直于晶界生长。两者晶界和晶内均有点状或圆形析出物,且均匀分布。元素分析结果表明:该试样不存在元素偏析,且其显微硬度优于激光选区熔化所制备的试样。

基于钛合金丝材的增材制造技术研究进展

金属增材制造技术自诞生以来,经快速发展,已在诸多领域得到了广泛的应用,被列入决定未来经济的十二大颠覆性技术之一。基于丝材的金属增材制造技术由于其沉积效率高、制造成本低、制造周期短和材料利用率高,近年来成为国内外研究和应用的热点。本文以钛合金丝材为原材料,针对广泛采用的电弧/等离子弧熔丝、电子束熔丝和激光熔丝增材制造技术,分别从成形工艺参数优化、宏微观组织结构分析、后热处理组织性能调控及专用原材料开发等方面所取得的最新研究成果进行了详细论述。在此基础之上,介绍了基于钛合金丝材的增材制造在工程化应用及相关标准规范的制定情况。最后,指出钛合金丝材增材制造技术在组织和性能等方面存在的固有不足,提出了采用锻造+增材复合成形复合后处理和专用丝材研制等方法,并建立有别于传统锻造和铸造的新标准体系,有助于推广其在各领域的大规模应用。

纳米改性Al-Zn-Mg-Cu合金电弧熔丝增材成形工艺及组织和性能

采用电弧熔丝增材制造技术(WAAM)对纳米改性Al-Zn-Mg-Cu合金进行成形试验,分析了焊接电流、焊接速度、沉积路径、层间等待时间对成形性能的影响.结果表明,在焊接电流190 A、焊接速度350 mm/min、往复沉积、层间等待时间为90 s时合金具有良好的成形性能.对制备的直壁墙体进行了沉积后热处理,对不同状态合金的组织和性能进行了研究.沉积态及热处理态合金显微组织均具有优异的各向同性,由细小的、无明显取向的等轴晶组成.T6处理显著提高了沉积态合金的硬度及力学性能,T6处理后平均硬度为178.3 HV,较沉积态提升61%,沿横向抗拉强度(Rm)、屈服强度(R_(eL))与断后伸长率(A)分别为469.7(±5.1)MPa,366.3(±1.4)MPa与6.4(±0.4)%,沿纵向抗拉强度(Rm)、屈服强度(R_(eL))与断后伸长率(A)分别为454.3(±18.8)MPa,364.7(±16.7)MPa与5.9(±0.5)%,具有良好的力学性能各向同性.

层间强制冷却对电弧熔丝增材制造钛合金温度场和流场的影响

电弧熔丝增材制造(wire arc additive manufacturing,WAAM)工艺具有设备成本低、制造效率高等优势,广泛应用于航空航天、舰船、武器装备等制造领域,但沉积过程中的热积累容易导致结构成形效率、成形精度及成形质量下降。而层间强制冷却可以有效控制材料的沉积形貌和性能。采用数值模拟方法研究了不同冷却条件下电弧熔丝增材制造钛合金的熔池温度场和流场,分析了层间强制冷却对增材钛合金熔池的影响。结果表明,层间强制冷却可以有效降低熔池的预热温度,缓解材料沉积过程中的热量积累,降低熔池流体流动速度,从而限制流体的流动范围,影响熔池尺寸成形。

镍夹层添加对激光熔丝增材制造钛/钢金属复合材料界面组织与性能影响研究

针对钛/钢复合材料增材制造过程中易形成脆性Ti-Fe金属间化合物、恶化界面性能的问题。选择镍(ERNi-1)作为夹层,采用激光熔丝增材制造技术实现了TC4/309L复合材料的一体化制备。重点分析了Ni夹层添加对于界面组织与性能的影响,结果表明:添加Ni夹层的钛/钢复合材料的界面主要由Fe/Ni界面和Ti/Ni界面组成。其中,对于Fe/Ni界面Fe和Ni形成了无限固溶体,且未发现明显的裂纹和气孔等缺陷,实现了良好的冶金结合;在Ti/Ni界面中含有TiFe、TiNi_(3)、TiNi、Ti_(2)Ni等多种脆性金属间化合物,界面最大硬度达到670.1 HV。界面结合强度的微区拉伸试验显示,其结合强度为30.5 MPa,断裂于Ti/Ni界面位置,呈脆性断裂特征。

丝材定向能量沉积增材制造在线监测与过程控制综述

丝材定向能量沉积(W-DED)是以丝材为原材料的一种增材制造技术,具有高效率、高精度、高材料利用率的特点。然而,在丝材熔化与沉积过程中,可能因过度热输入而导致沉积缺陷的形成。因此,需要使用在线监测技术对沉积过程中的熔池和沉积层等对象进行监测,从而实现对沉积工艺参数的控制优化。多模态信号融合方法能够利用来自不同模态的物理信息来提升监测任务的准确性和稳定性。首先,总结了丝材定向能量沉积技术在线监测对象与成形质量的关系;然后,对现有在线监测技术进行分类,并对其相关沉积参数的过程控制方法进行整理;最后,总结了当前丝材定向能量沉积增材制造在线监测与过程控制方面的研究进展和挑战,并展望了未来的研究方向。

丝粉协同电弧增材制造机械刀具耐磨层组织及性能

机械刀具在农用机械、轨道交通等领域中应用广泛。基于热源和耐磨层增强相体积分数要求,建立了丝粉协同电弧增材制造系统,制备了不同送粉气体流量下的碳化钨增强铁基耐磨层,采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析耐磨层组织及成分。结果表明:送粉气体流量为8L/min时,增强相体积分数为60%,耐磨层由α-Fe基体、WC和W_(2)C颗粒以及Fe_(3)W_(3)C析出相组成,耐磨层基体显微硬度≥1000HV,增强相最高显微硬度为2385HV,具有优良的耐磨性。

5A06铝合金TIG丝材-电弧增材制造工艺

选用Φ1.2mm的5A06铝焊丝为成形材料,研究TIG丝材-电弧增材制造工艺。以TIG焊机为电源(交流模式),以四轴联动数控机床为运动机构,研究单层和多层成形时预热温度和电流对成形形貌的影响,观察成形件微观组织,并测试其力学性能。建立了单层单道基板预热温度和电弧峰值电流工艺规范带判据,以保证良好成形。结果表明:成形件的高度从第一层的3.4mm急剧下降,直到第8层后高度稳定在1.7mm。层间组织为细小的树枝晶和等轴晶;层间结合处组织最粗大,为柱状树枝晶;顶部组织最细小,由细小的树枝晶转变为等轴晶。成形件的力学性能各向同性,抗拉强度为295MPa,伸长率为36%。

电弧喷涂Zn-Al-Mg-RE粉芯丝材及其涂层的制备

在前期研发出Zn-Al-Mg-RE粉芯丝材制备新型防腐涂层技术的基础上,提出了采用Zn-Al合金带材包覆复合粉末的新工艺制造Zn-Al-Mg-RE粉芯丝材,设计制造了Al质量分数分别为2%,5%,8%的系列Zn-Al合金带材,测试了带材的硬度、拉伸强度和伸长率等力学性能指标,并和国外新近研制的Zn-Al合金带材(A220)展开对比;研究粉芯丝材的制造工艺。结果显示,选用的带材中Zn-2Al带和A220带材能够满足粉芯丝材的生产要求。利用研制的粉芯丝材进行电弧喷涂实验,发现这两种丝材的喷涂稳定性都较好,制备的涂层较致密,层状组织特征明显,时间电位曲线显示两种涂层均表现出较强的耐蚀性能,在实验后期,两者的电极电位趋于一致。

往复挤压及正挤压AZ91D镁合金丝材的组织及性能

将AZ91D镁合金铸锭在330℃往复挤压4道次后,在300℃连续正挤压制成φ5mm的丝材,用OM,SEM分析不同方式挤压前后组织的变化,研究往复挤压及随后正挤压对其组织与性能的影响。研究表明,AZ91D镁合金往复挤压4道次及连续正挤压制备的φ5mm丝材组织均为等轴晶,晶粒尺寸分别为小于10μm及1μm^3μm。经往复挤压及随后的正挤压,AZ91D铸造镁合金的综合力学性能均可得到显著提高,其主要原因是基体组织α-Mg和强化相β-Mg17Al12的细化。往复挤压4道次后,材料真应变高达20.36,正挤压过程中等效应变速率达到0.192s-1,AZ91D镁合金往复挤压及正挤压晶粒的细化机制主要包括破碎、动态再结晶和动态回复。

光丝同轴激光增材制造研究进展

增材制造作为实现三维结构快速成形的技术,广泛用于航空航天、汽车交通等领域。当前,激光熔丝增材制造多依托于传统的激光焊接设备,采用旁轴送丝方式,在增材过程中,需调整激光头方向保证送丝和焊接头行进的相对方位,增大了复杂构件增材制造系统控制难度,损失了加工自由度。随着激光加工设备和技术的发展,近年来出现了一种可以解决上述问题的光丝同轴激光熔丝增材制造技术。由于此项技术刚刚起步,为了更好的理解光丝同轴激光熔丝增材制造技术的特性,本文从技术分类及原理、加工制造特性、成形精度控制以及增材件的组织性能等方面,论述了光丝同轴激光增材制造取得的研究进展,对比分析了光丝同轴技术与旁轴激光熔丝技术的差异性,阐述了用于光丝同轴技术的两种成形精度方法及特点,分析了光丝同轴增材件的组织与性能;最后,指出了光丝同轴技术未来的发展趋势。

钛及钛合金丝材制备工艺的研究现状

以丝材的生产工艺流程为主线,介绍了丝材的制备工艺,重点介绍了丝材的拉伸工艺研究现状以及各种丝材加工技术。