2219铝合金激光-TIG复合增材制造工艺及力学性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:nalbuphine
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2219铝合金是一种非常重要的结构轻量化材料,广泛应用于飞机、火箭等航空航天制造行业。增材制造由于其优秀的“小域成形-逐层累加”特点,具有极大的加工灵活性,不需要传统的模具,能够大幅度缩短生产周期、降低制造成本,已经成为铝合金高质量制造的有效手段之一。采用传统的单一热源(激光或者TIG)增材工艺制备2219铝合金结构存在易生缺陷、性能不可靠等问题。本文提出激光-TIG复合增材制造的新方法,提升增材制造过程的稳定性,改善激光增材制造时铝合金对激光反射率高,及电弧增材制造热输入高、构件性能差等问题,制备出2219铝合金薄壁结构。通过和TIG增材制造进行比较,重点探究加入激光能量对微观组织演变的影响规律,揭示微观组织与力学性能的关联规律。本文主要研究内容及结论如下:(1)首先根据单道单层的表面形貌,选择合适的工艺参数制备出2219铝合金薄壁结构,包括激光功率、电弧参数、送丝速度及扫描速度等,为后续的微观组织演变规律分析与力学性能检测提供基础。(2)与单一TIG增材制造试样相比较,研究激光-TIG复合增材工艺成形试样的微观组织演变规律。在微观组织方面,复合增材成形试样每层条纹可以分为电弧区(AZ)和激光区(LZ)两个区域,LZ中晶粒尺寸显著细化,且Cu元素偏析现象得到缓解,分布趋于均匀,EBSD分析得到局部结晶织构取向发生变化,AZ和LZ中析出相的形态和组成也存在差异。(3)对比单一TIG与激光-TIG复合增材两种工艺成形试样的显微硬度和拉伸性能,发现复合成形试样的平均硬度值为92.6±3.7 HV0.1,比单一TIG试样提升了约16%,且LZ的值高于AZ的值;此外,复合激光后试样屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别为155.5±7.9 MPa、301.5±16.7 MPa,强度分别增加了10.8%、8.3%。根据拉伸断口横纵截面特征,发现复合试样AZ中共晶组织数量多且呈网状聚集在晶界,拉伸断裂模式以沿晶断裂为主;LZ中大量的颗粒状共晶组织弥散均布在晶粒内部,断裂模式变成穿晶断裂。
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