基材类型对钛合金电子束熔丝沉积成形的组织与硬度的影响

采用TC4钛合金焊丝,在α钛合金、α+β钛合金和β钛合金表面进行电子束熔丝沉积增材成形试验,研究了异种材料增材成形时基材对成形层及附近材料的显微组织和硬度的影响规律。结果表明:成形层的宏观组织均是沿成形高度方向外延生长的粗大柱状晶,基材类型对柱状晶的尺寸有较大影响,TB5为基材时柱状晶尺寸较小;成形层的微观组织为典型的网篮组织,但以TA3为基材的成形层中α片层较为粗大且无马氏体α’相,以TC4为基材的成形层中片层α相的尺寸较小,而以TB5为基材的成形层中有α’相析出,且越靠近基材,α’相的尺寸越小,数量越多。在基材原表面附近的基材内部有一层过渡区域,其中部分金属在成形过程中被熔化。熔化区尺寸与基材类型有关,以TA3为基材时熔化区最小;过渡区内材料的硬度发生明显变化,尤其是以TB5合金作为基材、表面沉积TC4合金时,该区域的显微硬度高于TB5和TC4合金的硬度。研究表明,基材的热物理性能对成形过程中热传导的影响、合金元素含量对材料组织转变的影响,是过渡区域内熔化区尺寸、成形层与过渡层中组织与硬度变化的主要影响因素。     

基于电阻焊技术的2024-T4铝合金搅拌摩擦点焊匙孔修复

搅拌摩擦（点）焊匙孔在一定程度上影响利用焊缝（点）的力学性能及抗腐蚀性能,因此,研究匙孔填补技术是搅拌摩擦焊领域的一个重要分支。本文以三项次级整流电阻点焊为填补设备,以1.5 mm厚的2024-T4铝合金搅拌摩擦点焊匙孔为填补对象,系统研究了基于电阻焊原理的匙孔填补技术。设计并自制了填补过程动态压力监测装置,并藉此深入分析了塞棒与匙孔间界面消除过程。采用光学显微镜、电子背散射衍射、电子扫描等分析手段,详细分析了填补后接头各区域的微观结构及组织、断口形貌、力学性能等。研究结果表明:采用电阻焊技术填补匙孔的过程可分为三个阶段,塞棒压入并排出空气阶段、塞棒稳定导电阶段及塞棒与匙孔壁冶金结合阶段。其中,塞棒与匙孔壁间的冶金结合形式分为熔化连接和扩散连接,前者发生在填补后接头中部区域,后者发生在上部和下部区域。基于本文实验材料,填补后接头拉剪载荷为7.43 kN,比填补前提高了36.3%.     

同轴送粉激光增材工艺对温度场及应力场的影响

激光增材制造过程中金属零件能否顺利成形以及成形后组织性能的优劣直接取决于工艺参数的选择。为研究激光工艺参数对增材构件温度场和应力场的影响，本文基于顺序热-力耦合有限元方法对在304L基板上进行同轴送粉激光增材GH4169合金粉末的单道单层工艺开展数值模拟研究。在实验验证数值模型有效性的基础上，深入分析激光功率和扫描速度对不同区域的温度场和残余应力的影响，并探讨应力场与温度场之间的关系。在沉积层边缘区域，提高激光功率和降低扫描速度都会明显降低沉积层和基板在降温过程中的温度梯度，且该温度梯度与该位置的横、纵向残余应力呈明显的正比关系。在沉积层内部，扫描速度的变化对横、纵向温度梯度和残余应力影响微小，提高激光功率使得该区域的纵向温度梯度明显降低，但横、纵向残余应力略有增大，熔池中心区域的残余应力和温度梯度不存在明显的正比关系。