行进速度对脉冲电弧增材制造AA2024合金冷金属转移过程中微观结构演变的影响

《Advanced Engineering Materials》：Effect of Travel Speed on Microstructure Evolution of Cold Metal Transfer with Pulse Wire Arc Additive Manufacturing AA2024

熔池形态与晶粒结构演变机制研究，采用脉冲混合钨极电弧焊接头（AA2024合金）探究电弧 travel speed（TS）对熔池区（MPZ）、边界区（MPB）及过渡区（MTZ）微观组织的影响，发现TS=7.9 mm/s时孔隙率最低，更高TS细化晶粒并改善力学性能，各向异性由晶粒细化、高等轴晶分数及弱织构等综合作用导致。

　　

摘要

本研究探讨了电弧行进速度（TS）对AA2024合金脉冲混合线弧增材制造过程中熔池形态、晶粒结构、晶体织构及晶界的影响。实验中分别以7.2、7.9和8.6毫米每秒（mm s?1）的电弧行进速度进行沉积。采用电子背散射衍射技术分析了熔池区（MPZ）、熔池边界区（MPB）和熔池过渡区（MTZ）的晶粒取向、尺寸及位错分布。孔隙率随电弧行进速度的变化呈非单调趋势，在7.9毫米每秒时达到最低值。较高的电弧行进速度可减少热输入并加速液滴传输，从而形成更平坦的熔池，其晶粒更细小且分布更均匀。在熔池边界区和熔池区，晶粒尺寸减小且等轴晶粒比例增加；而在熔池过渡区，等轴晶粒的形成更为明显。随着电弧行进速度的提高，Q型和U型晶体织构强度减弱；熔池过渡区的低角度晶界密度增加；Σ3型晶界的占比在7.9毫米每秒时达到峰值，表明此时发生了应变能量释放且晶粒变形减小。拉伸性能也随之提升，在8.6毫米每秒的电弧行进速度下，合金的极限抗拉强度达到289.1兆帕（MPa），伸长率为11.6%。这种性能提升归因于晶粒细化、等轴晶粒比例增加、晶体织构减弱以及孔隙率降低。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。