采用新型激光-TIG混合增材制造技术制备的铝铜合金

摘要： 由于具有较高的比强度，Al-Cu合金在航空航天工业中得到广泛应用。然而，Al-Cu合金的增材制造存在裂纹和强度不足等缺陷。本研究通过激光-TIG复合增材制造工艺制备了力学性能优异的Al-Cu（2219-Al）试样。微观结构研究表明，激光区（LZ）平均晶粒尺寸减小至14.4 μm，较电弧区（AZ）缩小约40.3%。沿沉积方向可观察到{100}织构。在激光搅拌作用下，LZ中的Cu分布比AZ更均匀。在AZ和LZ中均发现了纳米级非共格θ相，其α-Al基体与θ相的晶体取向关系为[110]α∥[002]θ、(110)α∥(002)θ。LZ中还观察到半共格θ′相，该相与α-Al基体具有良好的共格关系，导致相界能较低。沉积试样的屈服强度达155.5±7.9 MPa，抗拉强度为301.5±16.7 MPa，延伸率为12.8±2.8%，这些力学性能均优于TIG、CMT和SLM工艺制备的试样。性能提升主要归因于LZ中共晶组织尺寸更小、Cu分布均匀以及半共格θ′相的存在。激光与电弧的协同作用可制备具有优异力学性能的构件，拓展了该材料的应用范围。