TiB2颗粒诱导AlSi5电弧增材微观组织演变及性能研究

铝合金的电弧增材制造过程中因持续热积累而引起组织分布不均匀和溶质偏析,导致其性能各向异性。针对这一问题,设计了TiB₂纳米颗粒添加铝合金的钨极氩弧(Tungsten inert gas,TIG)增材制造工艺。在电弧增材制造过程中,通过表面预涂层的方式将纳米TiB₂颗粒添加到试样中,对比研究了纳米TiB₂颗粒不同质量分数对AlSi5合金微观组织的影响。结果表明,随着TiB₂质量分数的增加,AlSi5合金的微观组织不均匀性得到明显改善,1.5%TiB₂的添加使AlSi5合金的晶粒尺寸从226μm减小到85.6μm,且引起(110)和(112)基面上的织构明显减弱,最大取向密度呈下降的趋势;与无颗粒添加的AlSi5增材试样相比,颗粒添加后的沉积层硬度与弹性模量均得到显著提高,硬度值从879MPa增加到1253MPa,弹性模量从81.9GPa增加到88.3GPa。     

4043铝合金电弧增材冷约束组织特征研究

采用强冷约束辅助电弧增材方法制造4043铝合金薄壁墙体,并对薄壁试样的宏观成型及组织特征进行研究。结果表明,使用强冷约束装置后试样垂直度提高,表面成形精度得到明显改善;平均晶粒尺寸由不加强冷约束时的25μm减小为12μm,晶粒得到明显细化;施加约束后4043铝合金侧壁直接与约束装置接触,使得侧壁散热速度加快,侧壁产生胞状组织,中心为柱状组织且与增材方向呈一定角度生长。薄壁墙体底部到顶部硬度呈现递减规律,硬度平均值由不加约束时的48HV提高到58HV;横向晶粒分布为两侧呈胞状组织,中心区域为柱状组织,中心区域硬度比两侧低。