电弧增材制造Al-Cu-Mn-(Mg)合金的组织与性能研究

被引量 : 0次 | 上传用户:liutengyun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
电弧增材制造技术(WAAM)是以电弧作为热源,沿着设计好的路径逐层熔化并沉积填充丝材实现成形件的制造。WAAM技术成形效率高,适用于航空航天领域所需求的中、大型尺寸,低复杂度的金属结构件的增材制造。2xxx系铝合金由于其高的比强度、比刚度、良好的高、低温性能和加工性能,被广泛应用于航空航天领域。然而,现有丝材WAAM的Al-Cu合金由于存在不均匀的微观组织、热裂纹倾向严重以及性能的各向异性等问题,限制了其在航空航天领域的应用。本文使用一种自制的Ti、Zr微合金化的Al-Cu合金丝材,通过GMAW-WAAM技术制造了一种高强度的Al-Cu-Mn合金成形件,并采用T6热处理工艺提高其力学性能,研究了堆积态和T6热处理态WAAM的Al-Cu-Mn合金的微观组织和机械性能。结果表明,WAAM的Al-Cu-Mn堆积态合金的微观组织主要由晶粒尺寸大小不一的等轴晶组成,添加Ti和Zr元素与Al反应形成的Al3Ti、Al3Zr和Al3(Ti,Zr)粒子,作为α-Al的非均质形核核心,促进了等轴晶的形成。堆积态合金的屈服强度(YS)、极限抗拉强度(UTS)和延伸率分别达到220 MPa、340 MPa和13%以上。拉伸性能显示各向同性。T6热处理后,WAAM的Al-Cu-Mn合金的YS、UTS和延伸率分别达到380 MPa、470 MPa和8%以上。采用双丝CMT-WAAM技术,匹配ER2319和ER5183丝材,制备了一种无裂纹的Al-Cu-Mg合金成形件。双丝WAAM较大的热输入导致Al-Cu-Mg堆积态合金的微观组织主要由粗大的等轴晶和短棒状柱状晶组成。Al-Cu-Mg堆积态合金的YS、UTS和伸长率在水平方向上分别达到210 MPa、290 MPa和3%以上;在垂直方向上分别达到195MPa、235 MPa和1.8%以上。T6热处理后,双丝WAAM的Al-Cu-Mg合金的YS、UTS和伸长率在水平方向上分别达到380 MPa、440 MPa和2.2%以上;在垂直方向上分别达到355 MPa、410 MPa和1.5%以上。合金的性能存在明显的各向异性。
其他文献
复合材料的使用日益盛行,广泛应用于航空航天、航海运输、轨道交通领域。复合材料在使用过程中都会有不同程度损伤,其中对材料损伤最严重的莫过于冲击和腐蚀。随着复合材料种类的增长和应用的广泛,研究新型国产复合材料在典型服役环境中的变化十分重要。本文基于青岛四方中车集团国产T800碳纤维复合材料工程化应用研究项目,研究国产T800碳纤维增强环氧树脂复合材料低速冲击模型的建立,并通过低速冲击试验验证模型建立的
学位
本文选择2 mm厚LZ91镁锂合金作为研究对象,对其进行搅拌摩擦搭接焊接(FSLW)。研究发现,当采用针长(螺纹形状)3.65 mm、轴肩直径为18 mm的搅拌头时,在下压量为0.2 mm,转速为2000 rpm,焊速为800 mm/min和1200 mm/min下,均能成功实现LZ91镁锂合金的FSLW。然而,当焊速大于1600 mm/min时,由于热输入的不足导致接头内部出现了隧道缺陷。对于焊
学位
大型构件(如飞机框、梁等)由于受到毛坯制备和机械加工的限制,往往需要通过连接技术来实现最终的成形,连接技术种类很多。激光增材连接技术具有突破连接厚度限制、提高连接精度等优势,但在连接过程中组织存在晶粒粗大等缺陷,导致连接件的力学性能降低。本文采用超声场作为辅助能量场来调控连接件的组织与性能。论文主要研究内容及结果如下:对超声场的波形及幅值分布进行数值仿真,结果表明,当以垂直基板法向方向施加超声场时
学位
随着航空航天科技的进步,航天器上对先进树脂基复合材料的需求日益增多,航天器上的复合材料在经历长时间的高温环境,会发生不同程度的老化和损伤,从而影响航天器的安全性和稳定性。本文在200℃高温环境下对多向铺层CCF800H/AC631双马复合材料进行了长时间暴露处理,测试了其质损率。通过材料万能试验机对多向铺层CCF800H/AC631双马复合材料进行了静态力学性能测试,并根据拉伸强度确定了疲劳应力水
学位
5G时代通信设备的普及给人们带来便利的同时,也造成了大范围的电磁波污染,对人体造成极大伤害。因此,开发超薄、柔性、高性能的电磁屏蔽材料,应用于可穿戴电磁屏蔽领域具有重要价值与意义。近年来,具有高导电的碳纳米材料被广泛应用于在高效电磁干扰屏蔽研究领域。本文分别从实验材料与制备工艺入手,探究以MXene等碳纳米材料为主要成分的超薄复合薄膜的电磁屏蔽效能(SE)。通过LiF-HCl联合刻蚀法得到大尺寸单
学位
飞机起落架液压系统是影响飞机安全的重要系统,对起落架液压系统的故障诊断研究工作具有十分重要的意义。传统基于仪器仪表的测量诊断技术受人的经验与知识影响较大,现有的一些基于浅层神经网络的故障诊断技术需要采用复杂的数据处理方法提取故障特征,效率低、故障诊断精度难以保证。随着计算机仿真技术与智能故障诊断技术的发展,基于仿真数据驱动的智能故障诊断技术为研究飞机起落架液压系统的故障诊断方法开辟了新的方向。本文
学位
当前我国的铁路运输发展迅猛,铁路货车的投放量显著升高,随着铁路货运需求任务的不断增加,在铁路货车需求量增加的同时也必然会导致货车故障率的升高,这也为铁路货车造修企业的检修业务带来了增量。在现阶段铁路货车造修企业发展的过程中,由于众多因素的影响,依然还存在着检修生产数据信息不畅通等问题,从而导致了重复作业、生产节拍不一致、在厂周期长等现象,制约了企业的发展,也未能对企业形成有效的竞争力。SC公司为了
学位
在互联网飞速发展的今天,图像作为一个不同于文字的另一种信息储存形式,因其更鲜明的表示方式越来越受到人们的喜爱。现如今在网上传输的图片的数量喷涌式上升,因此如何保障图像的安全性是目前以致未来很长一段时间都要着重研究的问题。因为混沌系统的初值敏感性和不可预测性,混沌系统较适用于与图像加密算法结合。其中高维混沌系统具有更大的密钥量和更复杂的混沌动力学特征,但其运算较为复杂,因而如何平衡效率与安全性成为了
学位
传统储能设备已无法满足当今社会对储能设备的要求,人们急需寻找到合适的替代品。其中,水系锌离子电池(AZIBs)由于其储量丰富成本低廉、理论容量高且绿色环保安全,在一众储能设备中脱颖而出。由于传统锌负极材料的锌枝晶的生长,严重地影响了传统水系锌离子电池的进一步发展生产与广泛使用。所以,针对锌负极枝晶生长这一严重问题,我们提出研制了新型的无锌负极材料即h-MoO3和h-MoOx,这两种材料大大地提高了
学位
生物可降解金属材料因其良好的生物相容性和生物可降解性而受到人们的广泛关注。其中镁基合金和铁基合金研究较早,但由于镁基合金降解速率过快,铁基合金降解速率过慢而无法完美匹配人体组织修复需求,从而限制其大规模临床应用。锌的降解速率介于镁、铁基之间,更适合做骨修复、心脏支架等植入器械。但锌的力学性能较差,现仍无法满足临床应用的要求。本研究通过微合金化的方式,制备三种不同Mg含量的铸态生物可降解Zn-x M
学位