- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
设计微观结构:一种在多层线材激光金属沉积中实现晶粒细化和各向同性改善的方法
摘要: 采用高产能方式增材制造金属部件通常伴随高温工艺和缓慢冷却速率,这往往导致沿构建方向形成晶粒尺寸极大的强取向柱状晶组织。因此,沉积态结构通常表现出较低的强度和各向异性的力学性能。为改善这一状况,通常需进行后处理以均匀化并最终提升沉积结构的力学性能。本研究通过精确控制工艺能量来调控增材制造过程中的局部温度分布与冷却条件(这些因素对凝固微观结构具有显著影响),旨在开发一种通过特定激光辐照参数调整来影响铝镁合金线弧激光金属沉积凝固条件的方法。研究发现:在保持热输入恒定的前提下,通过调节激光束辐照强度(该范围对应传导模式焊接条件)可获得沉积态下显著不同的凝固微观结构。当采用接近匙孔模式焊接转变点的高激光束辐照强度时,所得结构呈现均匀的大晶粒凝固组织,在构建方向与沉积方向间表现出约12%的各向异性程度;而使用接近稳定熔化下限的低激光束辐照强度时,则可获得显著细化的微观结构。相较于高辐照强度处理的样品,该方法可使屈服强度提升高达16%,显微硬度提高达13%,同时将沉积结构的各向异性程度降低至2%以下。
关键词: 直接能量沉积、铝合金、激光金属沉积、增材制造、激光辐照度、晶粒细化
更新于2025-09-11 14:15:04
-
增材制造AlSi10Mg激光冲击喷丸的孔隙闭合效应
摘要: 本文报道了通过非破坏性X射线断层扫描技术,在激光冲击喷丸(LSP)处理前后对同一样品进行观测所获得的独特发现。研究人员采用相同的X射线断层扫描参数,对两件增材制造铝合金(AlSi10Mg)拉伸试样在LSP处理前后的孔隙结构进行成像,并通过数据叠加实现直接对比。结果显示该工艺能显著闭合近表面孔隙,而对内部孔隙无影响。LSP作为改善材料(包括增材制造铝合金)疲劳性能的方法已广为人知,这种改善通常归因于工艺诱导的残余压应力。本研究揭示的近表面孔隙闭合附加效应对增材制造领域具有重要价值——鉴于当前增材制造尚无法生产完全无孔隙的构件。由于引发疲劳裂纹的关键孔隙总是源于表面或近表面区域,这些孔隙的闭合可能对提升疲劳性能具有额外作用。虽然仍需进一步研究以明确近表面孔隙与残余压应力效应的相对重要性,但本工作清晰证实了LSP的孔隙闭合效果:在本文所示工艺条件下,所有距表面0.7毫米范围内的孔隙均被闭合且未损伤表面,而更高喷丸能量会导致表面损伤。
关键词: 增材制造、激光冲击强化、X射线断层扫描、铝合金、激光粉末床熔融
更新于2025-09-11 14:15:04
-
采用AlSiMg填充金属实现Ti-2级与AAl3105-O铝合金的环形激光点焊
摘要: 采用环形光斑连接方式,对1毫米厚的Ti(2级)与0.5毫米厚的AA3105-O铝合金进行了脉冲Nd:YAG激光焊接,使用0.15毫米厚的Al-12Si-2.5Mg合金作为填充金属。在熔合区观察到从钛侧向铝侧依次分布的Ti3Al、Ti2Al、TiAl、Ti(Al,Si)3和Mg2Si等金属间化合物。由于硅和镁易溶于铝中,它们提高了钛-铝界面附近铝再凝固区的强度。镁的添加放热效应导致焊接区出现气孔。接头强度达到铝母材的98%,比自熔焊接结果高出14%。
关键词: 钛,填充金属,激光点焊,微观组织与力学性能,铝合金
更新于2025-09-11 14:15:04
-
不同激光表面处理方式对AA6013-T4铝合金疲劳裂纹扩展的影响
摘要: 本研究分析了表面局部激光热处理对航空航天级1.3毫米厚AA6013-T4铝合金板材S型da/dN-ΔK曲线第二区域疲劳裂纹扩展(FCG)速率的影响,并评估了其对显微组织变化的作用。为在不改变合金力学性能的前提下提升抗疲劳裂纹扩展能力,采用Yb:光纤激光束离焦处理形成2毫米光斑直径,设置功率200瓦、扫描速度2毫米/秒。在C(T)试样上以两种方式施加两条激光线:单侧表面与双侧表面处理?;闹泄鄄斓紾uinier-Preston区、弥散相及粗大组成相,热处理后材料除保留这些析出相外还出现了β'和Q'相。激光热循环引发的显微组织变化与诱导压应力的共同作用改善了材料疲劳性能。当试样双侧表面均施加两条激光线时,裂纹扩展延缓效果达到最优。
关键词: 铝合金、微观结构、疲劳裂纹扩展、残余应力、激光表面处理
更新于2025-09-11 14:15:04
-
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。
关键词: 增材制造、机械性能、微观结构评估、激光-TIG混合焊接、铝合金
更新于2025-09-11 14:15:04