钛/铝异种金属冷金属过渡增材制造

采用TC4和ER2319焊丝直流/变极性冷金属过渡实现异种金属电弧增材制造,通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱、硬度试验、纳米压痕以及拉伸试验等方法对钛/铝构件界面组织特征与力学性能进行分析.结果表明,在钛合金表面堆积铝合金时,只有少量的钛合金熔化,钛原子扩散到液态铝合金中,形成不同长度的TiAl₃金属间化合物.10 μm左右的反应层在钛/铝界面形成.邻近钛侧的反应层均匀连续,靠近铝合金一侧的反应层呈现长条状或块状.界面反应层的显微硬度介于钛合金和铝合金显微硬度之间.构件的最高抗拉强度为111 MPa.     

丝材+电弧增材制造钛/铝异种金属反应层的研究

分别利用直流冷金属过渡(CMT)和变极性CMT脉冲复合技术进行TC4和ER2319焊丝的堆积,实现钛/铝异种金属丝材+电弧增材制造,通过高速摄像及电信号采集系统进行电弧形态、熔滴过渡以及电流/电压信号的采集分析;利用OM、SEM、TEM、EDS、硬度实验以及拉伸实验等方法对钛/铝异种金属构件的微观组织与力学性能进行分析。结果表明,变极性CMT脉冲复合堆积铝合金过程包括正极性脉冲阶段和负极性CMT阶段。在正极性脉冲阶段,电弧集中且热输入较大;在变极性CMT阶段,热输入较小且对构件具有明显的冷却效果。钛/铝异种金属构件的反应层包括过渡层和界面层,Ti Al3界面层的厚度约为10μm。在界面层存在微裂纹;反应层的硬度介于钛合金和铝合金之间;钛/铝异种金属构件的平均抗拉强度为65 MPa,所有拉伸试样均在界面层断裂,断裂方式均具有脆性断裂的特征。     

CMT+P过程及后热处理对TC4钛合金增材构件组织和性能影响

采用CMT+P程序进行TC4钛合金焊丝电弧增材制造,针对增材过程中热积累造成的组织性能不均匀性,采用两种不同热处理工艺以期改善这种不均匀性,并提高增材构件性能. 结果表明,采用CMT+P进行增材制造可以获得成形良好的沉积零件,当送丝速度为6 m/min,焊枪行走速度为0.3 m/min时,其热输入为313 J/mm, 沉积零件显微组织从上至下不断粗大. 热处理后试样不同部位晶粒大小变得均匀,抵抗塑性变形的能力增强. 拉伸试验表明,在600℃,4 h热处理条件下,构件的抗拉强度最高,为1 124 MPa. 断口分析表明, 所有试样断裂方式均为韧性断裂.