电弧增材成形非均质结构材料的组织与性能

姚祥宏，周琦，王克鸿

(南京理工大学 材料科学与工程学院，江苏 南京 210094)

0 引言

电弧增材制造技术[1](wire arc additive manufacture，WAAM)利用逐层堆积成形原理，基于熔化极气体保护焊(MIG)、钨极惰性气体保护焊(TIG)以及等离子电弧焊等熔焊焊接方法，以电弧为热源，通过丝材的添加，在可控自动化设备的条件下，根据三维立体模型由线-面-体逐渐成形出复杂结构件的先进新型智能制造技术。该技术具备高沉积率，取材广泛且利用率高；整体工序少且制造周期短，成本低[2]；还具有成形大尺寸复杂构件的能力。贺立华[3]基于机器人MIG焊接技术研究了不同路径下组织的形态以及力学性能，结果表明一字路径试样中δ铁素体在奥氏体基体中呈条状分布；十字路径试样中δ铁素体为骨架状，与弓字形路径相比，其铁素体横向间距更大，且生长方向发生变化；显微硬度随着沉积高度的增加呈下降趋势，垂直焊缝方向的抗拉强度高于平行焊缝的抗拉强度。柏久阳[4]等人采用TIG电弧增材成形铝合金薄壁结构，分析了其宏观形貌和微观组织特征，结果表明平行条纹是重叠堆积成形薄壁试结构的典型特征，其组织特征主要是晶界错综复杂、晶界尺寸宽大；重叠堆积、重复受热情况和散热条件共同作用，形成了薄壁构件中下部区域内4种组织呈循环出现的规律。

目前国内外增材制造技术主要采用MIG电弧、TIG电弧、等离子弧3种技术，主要研究工艺参数对单道熔敷层宏观几何尺寸、薄壁结构整体尺寸的影响以及结构件的微观组织及性能分析，其中MIG电弧增材制造技术最为常见，但国内外较少出现多种丝材通过MIG电弧增材制造技术成形内部较复杂的非均质材料。……