【摘要】：隨著近年來(lái)在船舶、壓力容器、軍事、汽車和航空航天工業(yè)的發(fā)展,鋁鎂合金由于具有低成本、良好的韌性、優(yōu)異的耐腐蝕性和較高的比強(qiáng)度被廣泛用于大型結(jié)構(gòu)部件中。電弧增材制造技術(shù)由于具有高沉積效率、高材料利用率、材料和設(shè)備成本低以及零件尺寸沒(méi)有限制等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。本文采用TIG-MIG復(fù)合電弧作為熱源,由于基板不接電源,電弧的熱量充分用于絲材熔化,是一種低熱輸入高沉積效率的復(fù)合熱源。因此本文利用TIG-MIG復(fù)合電弧對(duì)5356鋁合金進(jìn)行增材制造,建立工藝參數(shù)與增材幾何尺寸數(shù)學(xué)模型,然后采用優(yōu)化工藝參數(shù)增材制造單道多層鋁合金構(gòu)件,研究不同位置以及不同熱處理溫度對(duì)鋁合金構(gòu)件微觀組織、力學(xué)性能以及散熱性能影響。研究結(jié)果表明,在固定的增材制造工藝參數(shù)下,工藝參數(shù)與幾何形貌有如下特點(diǎn):當(dāng)電流低于160A或者增材速度高于40cm/min,焊縫出現(xiàn)不連續(xù)和蛇形;當(dāng)電壓大于25V時(shí),出現(xiàn)大量飛濺,焊縫不成形;當(dāng)鎢極-基板高度高于14mm時(shí),不連續(xù)顆粒出現(xiàn);當(dāng)增材速度低于10cm/min時(shí),熔融金屬堆積,導(dǎo)致熄弧,無(wú)法繼續(xù)成形。工藝參數(shù)與增材幾何尺寸模型具有較高顯著水平以及擬合度。工藝參數(shù)對(duì)增材高度影響如下:電壓增材速度電流=鎢極-基板高度;工藝參數(shù)對(duì)增材寬度影響如下:電壓電流鎢極-基板高度增材速度。微觀組織結(jié)果表明,沉積態(tài)和熱處理狀態(tài)的微觀組織主要是等軸晶,等軸晶尺寸由大到小依次為底部、中部、頂部。隨著熱處理溫度的升高,β相逐漸溶入α-Al基體中且晶界逐漸明顯。層與層之間析出大量β相,經(jīng)歷熱處理之后,β相溶入α-Al基體中,細(xì)小等軸晶和柱狀晶的混合出現(xiàn)。力學(xué)性能及掃描斷口表明,所有狀態(tài)下鋁合金的硬度值隨著距離基板越來(lái)越遠(yuǎn)而升高,在頂部時(shí)硬度值達(dá)到最大,在過(guò)程中硬度值波動(dòng)較大,隨著熱處理溫度升高,平均硬度值從64.2HV0.1升高至75.3HV0.1。沉積態(tài)鋁合金平均抗拉強(qiáng)度隨著熱處理溫度的升高由226Mpa升高至269Mpa,平均延伸率由29.75%下降至12.2%。沉積態(tài)和350℃熱處理的斷口呈現(xiàn)典型的韌性斷裂,450℃熱處理的斷口呈現(xiàn)準(zhǔn)解理斷裂,550℃斷口呈現(xiàn)脆性斷裂,所有斷裂均呈現(xiàn)穿晶和沿晶混合斷裂模式。散熱性能測(cè)試表明,沉積態(tài)鋁合金、350℃熱處理鋁合金和450℃熱處理鋁合金在不同位置溫度分布均勻且冷卻速率相同,550℃熱處理鋁合金不同位置溫度分布不均勻并且冷卻速率有差異。通過(guò)將各個(gè)狀態(tài)鋁合金全部區(qū)域溫度平均值做比較,可以發(fā)現(xiàn)在熱處理溫度為350℃和450℃時(shí),可以明顯提高沉積態(tài)鋁合金冷卻速率,當(dāng)采用550℃熱處理時(shí),沉積態(tài)鋁合金冷卻速率大幅度下降。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.21;TG661

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本文編號(hào)：2770993