镁合金倾斜薄壁电弧熔丝增材制造工艺与力学性能研究

TG44%TB31; 电弧增材制造是一种以金属丝材为填充材料,以电弧作为热源的新型制造技术,易于制造大型复杂零件.通过往复单向路径实验,发现单向路径制造的斜壁有更好的形貌,飞溅少且表面光滑,并在有限元软件中建立了往复、单向制造路径仿真模型并求解,仿真得到单向路径沉积温度267.4℃,沉积热应力357.4 MPa,往复路径沉积温度307.0℃,沉积热应力 420.4 MPa,发现单向路径的热积累和热应力更低;以单向制造路径,采用电弧增材制造技术制备AM11,AM12,AM21三种不同斜率的斜壁样件,研究其组织和力学性能.结果表明:AM11,AM12,AM21的晶粒尺寸分别为35,39,42 μm...

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Published in材料工程 Vol. 52; no. 7; pp. 57 - 70
Main Authors 郑元翾, 韩启飞, 陈斌凌, 郭跃岭, 谭醴, 李星辰, 彭司弋, 刘长猛
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京理工大学 机械与车辆学院,北京 100081 01.07.2024
Subjects
力学性能
AZ91D magnesium alloy
microstructure
微观组织
wire arc additive manufacturing
电弧增材制造
薄壁件
AZ91D镁合金
thin-walled part
mechanical property
断口组织
fracture morphology
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ISSN1001-4381
DOI10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000149

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Summary:TG44%TB31; 电弧增材制造是一种以金属丝材为填充材料,以电弧作为热源的新型制造技术,易于制造大型复杂零件.通过往复单向路径实验,发现单向路径制造的斜壁有更好的形貌,飞溅少且表面光滑,并在有限元软件中建立了往复、单向制造路径仿真模型并求解,仿真得到单向路径沉积温度267.4℃,沉积热应力357.4 MPa,往复路径沉积温度307.0℃,沉积热应力 420.4 MPa,发现单向路径的热积累和热应力更低;以单向制造路径,采用电弧增材制造技术制备AM11,AM12,AM21三种不同斜率的斜壁样件,研究其组织和力学性能.结果表明:AM11,AM12,AM21的晶粒尺寸分别为35,39,42 μm;AM21薄壁晶粒中析出相β-Mg17Al12比另外两种样品多且分布均匀、拉伸断口的韧窝更大且更多;AM21与AM11显微硬度在 81.5HV左右,均高于AM12的 73.1HV;且AM21的斜壁样件的水平、竖直方向抗拉强度为 255.7,224.4 MPa,屈服强度为103.8,96.0 MPa,伸长率达到13.1%,8.2%,抗拉强度与伸长率均大于AM11和AM12,但屈服强度接近.AM21斜率薄壁具有更好的强度和塑性,验证了镁合金电弧增材制造的斜壁越接近垂直,其强度、塑性等力学性能越好.
ISSN:1001-4381
DOI:10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000149