供稿人:張曉宇 李滌塵 發(fā)布日期：2018-07-14
選區(qū)激光熔化技術和電弧增材制造技術是目前金屬增材制造領域的兩種主流技術，分別用于小型高精復雜件和大型準精件的制造。選區(qū)激光熔化技術目前可制造高表面質量、高致密度、高力學性能的復雜結構件，然而其高費用、低成形率以及小尺寸規(guī)模的特點限制了該技術的應用。而電弧增材制造技術具備高沉積率的特點，但電弧增材制造技術成形件精度低、表面質量低，只適用于大型低精度件的制造。將兩種技術進行復合，將是解決制造高精度大型金屬件的關鍵之一，其力學性能的優(yōu)劣是主要衡量標準。
圖一 復合制造試樣晶粒示意圖
北京理工大學Xuezhi Shi等人將兩種技術進行復合，對復合制造下的鈦合金力學性能進行了研究。實驗采用選區(qū)激光熔化技術進行基板的制造，隨后在基板上采用電弧增材制造技術進行制造，分別從平行和垂直打印方向取拉伸試樣，檢測了復合件的力學性能和并觀察了其組織結構。結果顯示用復合制造的鈦合金樣件包括三個典型的區(qū)域：選區(qū)激光熔化區(qū)域，電弧增材制造區(qū)域和界面層。選區(qū)激光熔化區(qū)主要為細小晶粒，在3mm界面層處由于反復加熱過程變得粗大，并在電弧增材制造區(qū)繼續(xù)生長為粗大晶粒。在結合層處由良好的冶金結合強度，無論是垂直還是平行復合制造試樣方向，在拉伸試驗中斷裂均發(fā)生在電弧增材制造區(qū)域。垂直于復合制造試樣的平均屈服強度和極限抗拉強度為850MPa和906MPa。相比較下，平行于復合制造試樣表現出略高的抗拉強度，平均屈服強度和極限抗拉強度分別為890MPa和995MPa。各個方向的延伸率均超過10%，滿足工程應用的條件。
圖二 復合試樣拉伸曲線圖
該研究展示了一種復合制造的方式，并檢測了其力學性能，為以后面向高沉積率的大型高精度金屬件的增材制造方式提供了新的可能。