热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2025年第12期

• 钛合金氢脆及防护技术

  王树森, 朱世东, 苏航, 付安庆,

  钛作为过渡金属对氢有极强的敏感性，微量氢可能导致钛合金发生氢脆，影响其作为液氢储罐、焊接承力架、飞机机身和航空紧固件等的服役性能。简述了氢在钛合金中的扩散与溶解行为，分析了航空用钛合金中氢的来源；基于氢增强脱粘、氢致局部塑形、应力诱导氢化物开裂和吸附诱导位错发射4种常用理论，重点阐述了氢在α-Ti、β-Ti和（α+β）-Ti这3类钛合金中的作用机制，概述了影响钛合金氢脆的主要因素（如温度、应力等）。最后，从热处理、组分设计、结构优化、表面强化和涂镀层等方面综述了提高钛合金耐氢性能的防护措施，以期为钛合金在航空领域与能源领域组件或装备的选材与有效预防氢脆提供理论依据。

• 口腔常用金属材料钛合金微生物腐蚀最新研究进展

  谭明星, 付磊, 林莉, 罗云蓉, 颜士森, 王正国, 牟杰爽,

  口腔医用金属材料服役过程中长期处于种类繁多的微生物电解质生理环境，这一复杂的酸性电解质环境会诱发医用金属材料产生微生物腐蚀，钛及其合金作为牙科领域广泛使用的口腔金属材料，研究其作为植入体材料在口腔服役环境中的微生物腐蚀失效机制并探索防腐蚀的措施具有重要意义。为此，以口腔植入体金属材料应用为研究背景，重点围绕钛合金微生物腐蚀及其相互作用失效机制等关键问题，综述了4种口腔微生物（变形链球菌、白色念珠菌、血链球菌、牙龈卟啉菌）对钛及其钛合金腐蚀的研究现状；探讨了钛材在口腔环境中的腐蚀机理，并对口腔植入体材料进行展望，旨在为口腔植入体金属材料腐蚀与防护设计提供参考。

• 碳化硅陶瓷烧结技术的研究及应用

  王凤, 王秀玲,

  碳化硅结构中含有强共价键，共价键的键能高达78%，在烧结过程中需要增加一些烧结助剂、外部压力等条件，降低键合强度，使其致密化，以满足碳化硅陶瓷在航空航天、化工、机械等领域的应用。综述了碳化硅陶瓷烧结工艺的研究进展和应用现状，常用烧结工艺有无压烧结、热压烧结、热等静压烧结、反应烧结，最新烧结工艺有微波烧结、闪烧、放电等离子烧结和振荡压力烧结工艺，展望了碳化硅陶瓷未来的研究方向。

• 高温液态金属铝腐蚀锰铝青铜表面复合界面的研究

  张德寿, 巫林, 刘洋赈, 高希瑞, 郑宝超,

  利用液态金属铝腐蚀锰铝青铜表面形成Cu-Al互扩散层。通过正交试验在腐蚀温度720℃、4wt%KF助镀剂、10 min腐蚀时间下获得最佳的铝铜复合式界面扩散层。通过XRD、SEM、EDS、XPS以及纳米压痕仪等对复合界面扩散层的形貌、成分和硬韧性进行分析和表征。结果表明：腐蚀界面由均匀的腐蚀层构成，界面为冶金结合界面，互扩散层的析出相以CuAl2相为主，厚度达120μm，其硬度比锰铝青铜基体高2倍。腐蚀扩散层兼具较好的硬韧性。

• 片状石墨增强6061铝基复合材料热导率的数值模拟研究

  李思宇, 杜晓明, 王妍,

  采用有限元方法研究了片状石墨体积分数和定向排列取向对石墨/6061铝复合材料热导率的影响，建立了高体积分数片状石墨定向排列分布的复合材料模型，并将数值模拟结果与参考文献试验结果进行对比，同时利用复合材料导热模型进行热导率的理论计算。结果表明，随石墨片体积分数的增加，石墨/6061铝复合材料的x-y平面热导率增加，石墨体积分数为70%的复合材料热导率达到765.48 W/（m·K），而z平面热导率降低；z平面热导率随石墨取向角增大先增加后降低，应控制石墨片的取向角不超过30°，此时复合材料的热导率较好。不同片状石墨体积分数的复合材料x-y平面热导率的模拟结果与试验结果变化趋势一致，考虑界面热阻后的热导率理论计算值接近于试验结果。

• 退火温度对依据LSDR原理轧制的Mg/Al层合板界面结构的影响

  冯光, 郜豪杰, 刘洪涛, 于百灵,

  基于点阵强变形轧制（lattice severe deformation rolling,LSDR）原理制备了Mg/Al层合板，研究了200～400℃退火温度下界面扩散层厚度、成分以及形态特征，并进行了拉伸试验。结果表明：随退火温度升高，扩散层厚度逐渐增大。当退火温度为300℃时，界面由明显的两层组成，靠近镁合金一侧为Mg17Al12相，靠近铝合金一侧为Mg2Al3相，且随温度升高，Mg2Al3相比Mg17Al12相生长速度快；界面沿轧向（rolling direction,RD）和横向（transverse direction,TD）均连续分布。Mg/Al层合板沿RD和TD的抗拉强度以及伸长率随退火温度升高均呈先增大后减小规律，300℃退火时获得最优的力学性能，沿RD和TD抗拉强度最大值分别为242 MPa和247 MPa，同时伸长率超过14%，相较未经退火的板材有显著提高。研究结果为探究LSDR原理制备高质量Mg/Al层合板提供了试验参考。

• 摇晃时间对锡球色度值和铺展性能的影响

  李永康, 闫焉服, 文思倩,

  以63Sn37Pb锡球为研究对象，通过水浴振荡器对锡球进行摇晃测试，模仿锡球在长距离运输过程中遇到的颠簸。通过色度值检测、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）等分析了不同摇晃时间对锡球色度值、铺展性能的影响。结果表明：锡球摇晃时间小于100 min时，随着摇晃时间增加，锡球色度值随之降低，铺展面积逐渐降低，锡球色度值从69.03 NBS降低到50.78 NBS；锡球铺展面积从67.2 mm2降低到未熔化。

• 原油管道电磁加热解堵的多物理场耦合数值模拟与实验研究

  武丹, 陈蒙, 赵培江, 仵磊, 高国旺,

  电磁加热解堵技术被广泛应用于石油储运、化工物料运输等领域。在实际生产中由于多物理耦合场参数配置不适宜，导致管道解堵效率降低，增加生产成本，延误生产进度。基于COMSOL建立了管道磁热流耦合场有限元模型，开展了多物理场耦合特性的数值模拟研究，进行了可控频的原油管道加热解堵实验验证。结果表明，随着频率的增加，趋肤深度减小，输油管道涡流电场及焦耳热主要集中在输油管道的表面，管道趋肤效应愈加明显，趋肤深度仿真值与理论值误差小于7.1%。管道加热解堵实验中，降黏率随着频率和激励电流的增加而增大，但受趋肤效应、磁化程度饱和、降黏速率的影响，降黏效果下降。当频率为20 kHz时，激励电流为14.5 A，降黏解堵效果显著，原油降黏率为50.3%。实验结果可为实际生产中原油管道电磁加热解堵参数优化提供理论依据。

• 304L不锈钢齿槽激光熔覆Co-Cr基合金粉末显微组织及裂纹研究

  李茂昌, 尹丹青, 董景隆, 王斌, 张凯歌, 陈云峰,

  采用Co-Cr基合金Stellite12粉末在基材（304L不锈钢基体）齿槽中进行了多层激光熔覆，通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）及维氏显微硬度测试仪，研究了Stellite12熔覆层的显微组织特点、物相组成，对熔覆层裂纹形成及扩展机制进行了探究。通过应力致开裂的角度结合XRD物相、EDS元素分析及显微组织观察对裂纹进行了分析，并对裂纹周边区域进行了显微硬度表征。结果表明，裂纹由涂层拉应力及约束应力所致，并沿共晶碳化物呈现沿晶或穿晶断裂，为脆性裂纹。裂纹区域周围的显微硬度平均值为450～540 HV。

• GISS法制备Al-7Si-0.5Mg半固态浆料及其组织与性能

  相立新, 慕倩楠, 魏俊钊, 张殿平, 谷国超, 郑洪亮, 吕宇鹏,

  利用改进的气泡搅拌（gas induced semi-solid,GISS）法制备出了晶粒细小均匀、球形度较好的Al-7Si-0.5Mg铝合金半固态浆料，研究了GISS工艺参数中静置时间和中间合金(Al-5Ti-1B)添加量对半固态浆料显微组织的影响。结果表明：随着静置时间从85 s延长到271 s，半固态浆料的固相率在0.67～0.77，平均晶粒尺寸由95μm增加到226μm，平均形状因子由0.80降低到0.33。中间合金添加量在0.5wt%～2.0wt%内变化时，在1.5wt%得到的浆料组织最为优异。与传统液态压铸相比，半固态压铸提高了试棒的力学性能，并且经过热处理后，试棒的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了307 MPa、240 MPa和8.8%。综上，GISS工艺可制备出组织均匀圆整的半固态浆料，并且半固态压铸可改善Al-7Si-0.5Mg铝合金的力学性能。

• 9Cr-1Mo耐热钢厚板焊接接头蠕变孔洞累积损伤研究

  陈家伟, 李永奎, 程明聪, 鲁志伟, 武朋达,

  针对超临界火电厂主蒸汽管道焊接接头蠕变失效问题，采用试验结合模拟的方法研究9Cr-1Mo耐热钢焊接接头蠕变孔洞形成长大规律及蠕变力学行为。对母材、焊接接头及细晶热模拟试样在550、600和650℃条件下进行了40～220 MPa蠕变试验。对厚板焊接接头蠕变中断试样（1010、2000、4425、6000、7020及7970 h）进行了蠕变孔洞产生位置以及累积量的观察与分析，对比有限元模拟力学参数分布及演化。结果表明，9Cr-1Mo耐热钢焊接接头蠕变强度低于母材，在高载荷条件下高于细晶区。随着外加载荷的降低，焊接接头的蠕变强度有低于模拟细晶区的趋势。孔洞在蠕变早期阶段开始形成于焊接接头细晶区及混晶区，随着蠕变时间增加，孔洞继续形成，并逐渐长大聚集，在蠕变后期孔洞聚集串联形成Ⅳ型裂纹。在9Cr-1Mo耐热钢焊接接头热影响区，蠕变孔洞与硬度之间存在一定负相关性。高温蠕变环境导致细晶区和混晶区硬度大幅度降低，而且蠕变温度对硬度的影响比蠕变时间更显著。9Cr-1Mo耐热钢焊接接头的多轴应力状态和最大主应力是蠕变孔洞形成和长大的主导力学因素。

• ZL114A合金Sb-Te联合变质技术研究

  高博, 连士铭, 闫亮亮, 刘佳敏, 薛帅, 杨振雷, 张海亮, 杨磊, 张蓬涛, 夏岽尊,

  以QJ3185—2003《航天用铝合金ZL205A、ZL114A铸件规范》中ZL114A合金为研究对象，利用试验探讨了Sb与Te的加入量以及静置时间对ZL114A合金T6热处理态组织和力学性能的影响。结果表明：Sb-Te联合变质过程中，Te能够在铝液中较快溶解，发挥其变质作用。Sb因熔点较高，完全在铝液中溶解则需要较长的时间，且溶解后的Sb要完全发挥其变质作用，还需要一定的孕育期。当Sb和Te含量分别为0.25%和0.15%，静置45 min时，变质效果达到最佳，α枝晶与共晶体分布均匀，共晶硅为颗粒状，合金的力学性能达到峰值；当静置时间延长至90 min时，变质效果没有出现衰退现象，Sb-Te联合变质具有长效性。但当Te的加入量为0.20%时，相比最优变质效果，共晶硅颗粒状变少，短杆状共晶硅变长变粗，合金力学性能降低。

• 590 MPa级车轮钢拉压高周疲劳裂纹扩展行为研究

  陈彤, 邝霜, 单庆林, 田秀刚, 何先勇, 唐健, 于浩,

  为阐明590 MPa级车轮钢轴向拉压高周疲劳性能及其疲劳断裂机理，采用光学显微镜、扫描电镜、断口镀镍技术和EBSD等对该试验钢的显微组织、断口形貌及裂纹扩展行为进行表征分析。结果表明：试验钢的疲劳强度为308 MPa；疲劳裂纹萌生于试样表面的90°角区域和碳化物团簇，经扩展后由CaS夹杂引起了最终断裂；粒状贝氏体、珠光体和M/A组织对裂纹扩展起到阻碍作用，形成以“Z”形为代表的曲折扩展路径，并引发二次裂纹；断口附近相邻晶粒间的取向差很小，容易形成直裂纹；相邻晶粒间活动滑移面的夹角较小，则裂纹越过晶界的阻力较小，形成了以穿晶扩展为主的疲劳断裂。

• 基于机器学习方法的气相CO2环境下13Cr管材腐蚀速率预测模型研究

  郑华安, 姜平, 贾辉, 宫汝祥, 薄振宇, 张雪娜, 冯福平, 韩旭,

  CO2腐蚀井下管材现象普遍存在，目前对于气相CO2环境下的13Cr管材腐蚀速率缺少适用的预测方法。针对该问题，研究了含Cr管材抗腐蚀机理及影响因素。基于正交试验法明确了各腐蚀因素影响13Cr管材腐蚀速率的重要性。基于机器学习方法，建立了管材腐蚀速率预测模型。采用Python语言编制了BP神经网络、决策树、随机森林以及支持向量机等4种机器学习模型，以室内数据为数据集进行腐蚀速率模型优选。结果标明，13Cr管材在气相CO2中表现为匀速腐蚀，腐蚀速率为0.0122～0.0361 mm/a。与室内结果相比，决策树模型预测结果准确度可达到85.1%。采用现场实际应用套管剩余壁厚对所建模型进行验证，准确率在80%以上。所建立的预测方法可推广应用至相近腐蚀条件下的管材腐蚀速率预测。

• 空气散热器端盖焊缝开裂失效研究

  周麒, 龙斌, 魏振伟, 刘昌奎,

  空气散热器端盖漏油，将产品拆卸后进行通气试验，发现LF21-M铝合金端盖处焊缝存在裂纹。为明确空气散热器失效性质和原因，对散热器进行观察；同时对焊缝区域开展了宏观与微观分析，并对断口表面进行能谱分析，此外还对裂纹附近材料显微组织及硬度进行了系统表征。结果表明：空气散热器端盖处焊缝开裂性质为高周疲劳。盖板与隔板对接面焊缝未焊透以及焊缝熔深小于设计要求，使得焊根位置应力集中程度提高，对盖板焊缝的焊根处抗疲劳性能不利。通过问题排查和故障复现，明确焊枪夹角大于100°导致焊缝未焊透，并验证焊枪夹角为75°时，焊缝焊透且抗疲劳性能优异。

• 管道焊接残余应力的轮廓法定量测试与数值模拟研究

  汤联生, 王芳, 林星, 陈永生, 高伟, 蔡文昕, 杨文彬, 张世伟, 张朱武,

  采用轮廓法对P91管道焊接接头沿厚度方向的轴向和环向残余应力分布进行了定量测试，并确定了弯矩对残余应力分布的影响机理，对轮廓法测试的环向焊接残余应力进行了重构修正，使得测试结果更加符合实际。建立了符合实际情况的有限元模型，明确了管道焊接残余应力沿厚度方向的分布规律。结果表明：在焊缝中心沿厚度方向，环向焊接残余应力由外表面至内表面呈现出先减小后增大的分布趋势，且均为拉应力分布，内、外表面的环向焊接残余应力明显大于厚度中心处的环向焊接残余应力，最小环向焊接残余应力出现在厚度中心处。轴向焊接残余应力由外表面至内表面呈现出压应力逐渐减小转变为拉应力的分布趋势，在厚度中心拉应力达到峰值。

• 钢中TiN表面性质及Fe原子吸附的第一性原理研究

  陈伟, 陈思, 李耀, 孙风杰, 张庆军,

  为研究钢中钛系粒子TiN对氧化物冶金的作用，基于第一性原理，研究了TiN的表面性质及Fe原子在TiN低指数面的吸附构型性质。然后从TiN表面能、电子结构、态密度、分态密度及Fe原子在TiN表面的吸附能等方面展开计算分析。结果表明，依据能量越低表面结构越稳定原则，TiN的（001）表面结构最稳定。在3种Fe原子吸附模型Fe-Ti位、Fe-N位和Fe-bridge位中，Fe-N位吸附结构吸附能绝对值最大，结构最稳定，Fe-N位为最佳吸附原子位置。因此，本文为钢中TiN粒子细化晶粒作用提供了理论基础，同时为钢中TiN粒子与钢基体的界面结合分析提供了理论依据。

• 固溶时效对Ti600/TC18合金惯性摩擦焊接头组织和性能的影响

  刘晓飞, 刘莹莹, 张隽怡, 刘璇, 相敏, 郑作赟, 王琦,

  采用惯性摩擦焊制备了Ti600/TC18异质合金接头，研究了不同固溶（即双重退火）+时效处理对接头显微组织、力学性能及耐腐蚀行为的影响。结果表明：热处理后Ti600/TC18接头焊缝区由α'和β相组成，时效温度主要影响亚稳定相β分解的析出方式；随时效温度的升高，室温拉伸强度先升高后下降，高温拉伸强度逐渐降低，而塑性均无明显变化。当双重退火的高温阶段温度为880℃、低温阶段温度为700℃、时效处理温度为610℃时，Ti600/TC18接头组织中次生αS相粗大、平直且呈现出明显的方向性，强度与塑性均较好，且在3.5wt%NaCl溶液中表现出良好的耐腐蚀性能。

• 基于GA-BP神经网络的宽带激光熔覆裂纹缺陷预测

  史墨可, 路妍, 颉潭成, 王军华, 徐彦伟, 倪崇智, 翟文豪,

  针对宽带激光熔覆裂纹缺陷难以准确预测问题，以扫描速度、搭接率、激光功率作为输入，以熔覆试样裂纹密度为输出，建立了BP神经网络裂纹缺陷预测模型。采用遗传算法优化了BP神经网络的初始阈值和权值，对比分析了模型优化前后的相对误差。结果表明：GA-BP神经网络模型的相对误差在0.22%～2.10%;BP神经网络模型的相对误差在2.09%～14.31%,GA-BP神经网络模型的预测精度远远高于BP神经网络模型。

• 机械振动频率对铸造A357铝合金的影响

  符特, 宋福杰, 赵丽丽,

  通过搭建的机械振动台对A357铝合金的铸造凝固过程施加了机械振动，机械振动频率范围为1000～4000 Hz，振幅为10μm。通过观察在不同机械振动条件下制备的试样金相显微组织、扫描电镜图像，分析其组织与性能的差异。结果表明，机械振动能有效地改善A357铸件的微观结构。随着机械振动频率的升高，凝固组织的晶粒尺寸更加均匀和细小，晶粒中的共晶硅逐渐由针状变为纤维状。A357合金的力学性能随着机械振动频率的增加而逐渐提高。在机械振动条件下A357合金的断裂模式为混合型，在断口表面同时出现韧窝及解理台阶。随着机械振动频率的升高，断口表面呈现出韧窝数量逐渐增加，表明合金的韧性随之增强。A357合金在1000、2000、3000和4000 Hz这4种机械振动频率条件下，抗拉强度分别为275.4、281.3、292.7和311.3 MPa，屈服强度分别为235.6、241.1、249.7和264.6 MPa，伸长率分别为2.57%、2.73%、3.37%和4.10%。

• K4648镍基高温合金光谱分析控制样品的质量控制

  郑刚, 袁满, 南飞艳, 张卫国, 王华, 周茜, 强鹏鹏, 李正奎,

  采用真空感应炉和熔模精铸进行K4648镍基高温合金光谱分析控制样品制备。为提升控制样品品质，采用了高温精炼、低温充型的熔炼工艺，以及按顺序凝固的浇注系统，使用了分步式均匀化热处理工艺。对制备的控制样品坯料进行X射线探伤、微观组织观察、能谱分析、合金元素均匀性检验。结果表明：制备的K4648铸造镍基高温合金样块结构完整、致密，显微组织细小，合金元素分布均匀，满足控制样品使用要求。该质量控制工艺简单，可用于其他牌号铸造镍基高温合金控制样品的制备，满足使用火花放电原子发射光谱法进行铸造镍基高温合金化学成分检测的需求。

• D406A超高强钢窄间隙激光摆动填丝焊接头组织和性能研究

  张黎旭, 王卫玲, 吴军, 成培鑫, 宁杰, 张林杰, 张颖云,

  采用多层窄间隙激光摆动填丝焊工艺对6.6 mm厚D406A超高强钢板进行焊接试验，得到了成型质量良好的焊缝，分析了激光束摆动和淬火+低温回火热处理对接头组织性能的影响。结果表明，激光束横向摆动能提高热量沉积区域的宽度，有效预防层间、侧壁熔合不良缺陷。焊态接头焊缝区组织主要为条状马氏体，母材区是接头薄弱区域；热处理后，接头焊缝区、热影响区、母材区组织为回火马氏体，焊缝是整个接头的薄弱区域，接头的抗拉强度为1625.8MPa，室温平均冲击功值为28.74 J；弯曲角度为35°，达到行业要求。

• 超窄间隙电弧焊侧壁根部熔深混合预测模型

  马晶, 张爱华, 马永强, 朱亮, 贾彬彬, 王平,

  针对超窄间隙电弧焊侧壁根部熔深无损检测难题，提出了机理与数据驱动的混合预测模型。首先，基于热平衡机理和焊缝截面面积数学建模构建了机理主模型，预测侧壁根部熔深基准值；其次，采用粒子群算法（PSO）优化长短期记忆网络（LSTM）超参数，建立了PSO-LSTM误差补偿模型，预测机理主模型的误差；最终叠加基准值与误差预测值获得最终的预测结果。结果表明：混合预测模型的均方误差（0.0152）和平均绝对误差（0.0914）均低于单一机理模型。对比分析证实，PSO-LSTM补偿模型对机理主模型误差的修正能力更强。钢轨焊接实例验证表明，混合预测模型可用于钢轨焊缝侧壁根部熔深的无损检测，为超窄间隙焊接质量评估与控制奠定了基础。

• 钛合金表面二氧化锆/羟基磷灰石涂层的制备及性能研究

  赵慧敏, 李昆达, 班美丽, 范爱兰, 唐宾,

  为了提高TC4钛合金的耐腐蚀性，并提高涂层之间的结合力，采用水热-电沉积方法，在不同沉积电流密度下，在钛合金基体上制备二氧化锆/羟基磷灰石复合涂层。通过电子扫描电镜和X射线衍射仪表征了不同工艺下涂层的微观形貌和相组成。利用划痕法和电化学测量考察了基体和不同复合涂层的结合强度和耐腐蚀性。用接触角测试仪评估了基体和涂层的浸润性。结果表明，当电流密度为-2 mA时，涂层结晶度和结合强度最高。在人体模拟液中表现出了最好的耐腐蚀性，自腐蚀电流和腐蚀电位分别为2.78×10-9 A·cm-2和-470.75 mV，与基体相比，提高了两个数量级。阻抗（EIS）测试表明，用-2 mA制备的复合涂层具有更好的电化学特性。二氧化锆改善了基体和羟基磷灰石涂层的结合力，在电流密度为-2 mA工艺下制备的复合涂层，具备较高的结晶度和结合强度，其耐腐蚀性均优于其他工艺和基体。

• L360QS管线钢环焊缝在湿硫化氢中损伤行为的研究

  梁中红, 李怡, 袁银春, 张凤霞, 刘子熠, 王威,

  腐蚀是管线失效事故的主要原因之一，而氢损伤是管线中最为严重的腐蚀问题。多方面的统计数字表明，在含有湿H2S的介质作用下，油气输送管道极易产生氢损伤，而管道氢损伤主要有两种形式，即氢致开裂（HIC）和应力腐蚀开裂（SCC）。对L360QS管线钢环焊缝进行了抗HIC和SCC试验。结果表明：在HIC试验中，在饱和硫化氢溶液中腐蚀96 h后，未观察到氢致裂纹和鼓泡现象，裂纹敏感率、裂纹长度比和裂纹厚度比均为零。在SCC试验中，施加到样品上的载荷为屈服强度的60%时，在饱和硫化氢溶液中腐蚀720 h后样品没有开裂；施加到样品上的载荷为屈服强度的100%及以上时，在饱和硫化氢溶液中腐蚀720 h后样品开裂，开裂位置主要位于热影响区。

• 颗粒增强铝基复合材料电弧增材技术研究

  匡锐, 薛帅, 闫亮亮, 范玉虎, 张伟强, 夏岽尊, 来钰人, 赵拴勃, 张春耕,

  颗粒增强铝基复合材料因其优异的高比强度和高比刚度，被广泛应用于交通、航空航天、船舶等领域。对于结构复杂的筒体、箱体等薄壁结构件，其成型难度大，机械加工余量大，生产周期长。而采用WAAM技术可以快速打印成形此类结构件。开展颗粒增强铝基复合材料制备、焊丝制备、电弧增材制造（WAAM）试验等，分析了T6热处理后颗粒增强铝基复合材料WAAM试样的力学性能。结果表明：采用金属型模具浇注颗粒增强铝基复合材料，提高了冷却速率，从而细化晶粒，使成分偏析程度减小，保证了组织的均匀性。通过控制单道次粗拉伸和精拉伸的变形比，辅以中间退火处理（410℃±10℃，保温1.5 h），可制备出满足WAAM要求的焊丝。采用制备的焊丝在合适的工艺参数下获得了成形良好、无孔隙的墙体增材制造样品。WAAM样品经T6热处理后，抗拉强度为370～390 MPa、屈服强度为320～335MPa、伸长率为2.5%～4.5%，满足使用要求。