高性能無需熱處理的Al-6Mg-0.3Sc合金的電弧增材制造研究(2)
時間：2024-10-17 08:50 來源：WAAM電弧增材 作者：admin 閱讀：次
圖 5. 不同電弧模式的 XCT 圖像和孔徑統計：
（a）CMT；（b）CMT + PA
圖 6. 不同電弧模式下 Al-Mg-Sc 合金的 XRD 圖樣
圖 7. 不同電弧模式下的金相圖像：
（a）CMT；（b）CMT + PA
圖 8. CMT 和 CMT-PA 樣品的 EBSD 分析：
CMT 樣品：(a1) IPF（反極圖）圖；
(a2) 晶粒尺寸分布；
(a3) PF（極圖）圖；
CMT + PA 樣品：(b1) IPF 圖；
(b2) 晶粒尺寸分布；
(b3) PF 圖
圖 9. 不同電弧模式下 FG 區域的
SEM 圖像和相應的 EDS 圖：（a）CMT；（b）CMT + PA
圖 10. 不同電弧模式下 CG 區域的
SEM 圖像和相應的 EDS 圖：（a）CMT；（b）CMT + PA
關鍵結論
在這項研究中，成功地使用電弧增材制造技術制造了高性能無需熱處理的Al-Mg-Sc合金部件。揭示了不同電弧模式對機械性能、缺陷、微觀結構和強化機制的影響。
（1）利用CMT + PA電弧模式，可以在沉積狀態下實現機械性能，屈服強度為223.0 ± 0.9 MPa，抗拉強度為408.5 ± 3.2 MPa，延伸率為20.6 ± 1.7%。這主要歸因于固溶強化和晶界強化，計算結果與實驗結果一致。
（2）CMT + PA電弧模式可以將平均晶粒尺寸細化到7.1 ± 1.65 μm，并將孔隙率降低到0.028%。
（3）CMT + PA電弧模式獨特的熔滴過渡工藝和較低的熱輸入產生了更明顯的雙峰微觀結構（粗大的CG和更細的大面積FG）。CMT + PA電弧模式誘導的更明顯的雙峰微觀結構增強了HDI強化，同時提高了屈服強度和延伸率。
（4）論文提出了一種可行的方法來增強電弧增材制造的的Al-Mg-Sc合金部件的沉積性能，為避免電弧增材制造的大型部件所需的繁瑣熱處理提供了方向。
通訊作者
方學偉，西安交通大學機械工程學院副教授，第七屆中國科協青年人才托舉工程入選者，師從盧秉恒院士。主要研究方向為大形金屬構件高效增材制造工藝及裝備，金屬增材制造微觀組織性能調控及金屬增材制造過程數值計算模擬等。在金屬增材制造領域國際高水平SCI期刊Addit Manuf、Virtual and Physical Prototyping、Int J Extreme Manuf、Int J Mach Tools Manuf等發表論文40余篇，出版中文教材1部，撰寫英文章節1章，中文專著2部，授權國家發明專利30余項。擔任Additive Manufacturing Frontiers、機械工程學報、焊接學報、電焊機雜志等中英文期刊編委/青年編委，擔任SCI期刊Frontiers in Materials、Coatings客座編輯，Additive Manufacturing、Int J Extreme Manuf等領域頂級期刊審稿人。擔任中國機械工程學會再制造分會委員、中國有色金屬學會增材制造分會委員、增材制造分會青年委員、焊接分會青年委員。主持重點研發計劃課題、JCJQ重點項目課題、國家自然科學基金、博士后面上/特別資助、航空基金、航天基金等項目20余項。
論文引用
Kai Li, Xuewei Fang, Jiannan Yang, Xinzhi Li, Minghua Ma, Jiahao Shang, Ke Huang. Wire-arc directed energy deposition of high performance heat treatment free Al-6Mg-0.3Sc alloy: Journal of Manufacturing Processes125(2024) 589-603.
DOI:https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.07.088
(責任編輯：admin)
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