机械工程学报 ›› 2024, Vol. 60 ›› Issue (18): 146-153.doi: 10.3901/JME.2024.18.146
王瑞林, 杨新岐, 唐文珅, 罗庭
WANG Ruilin, YANG Xinqi, TANG Wenshen, LUO Ting
摘要: 采用自主研制的固相摩擦挤压增材制造设备进行20层2024-T3铝合金搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition, AFSD)试验,探讨沉积界面塑性流动及沉积累积热循环对其微观组织和力学性能的影响。结果表明:在主轴转速300 r/min、横向移动速度100 mm/min下可成功获得成形良好的20层增材试样,每层厚度约为2.5 mm,最终增材宽度和高度分别在50~52 mm和48~50 mm。带凸台打印工具的搅拌摩擦挤压作用,使得沉积界面处材料混合程度明显提高并消除原始界面连线痕迹,有效提升沉积层界面结合强度并避免弱连接和未连接等缺陷产生。增材整体具有细小等轴晶组织特征,增材试样的整体晶粒尺寸在2~3 μm。由于第二相粒子对晶界的钉扎作用,虽然增材层第1~12层区域受到多次热循环的影响,但其晶粒尺寸未发生长大。由于增材区的主要强化相溶解和粗化,硬度和抗拉强度在第1~12层发生明显降低。其中,第20层沉积层硬度最大为125 HV,第1-12层硬度均匀在70~80 HV。增材区水平方向第13~20层、第1~12层和垂直方向的平均抗拉强度为287.4 MPa、239.1 MPa和227.3 MPa;平均伸长率为14.3%、19.7%和17.7%。沿两个方向的断裂模式均为韧性断裂。
中图分类号: