ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ДУГИ НА МИКРОСТРУКТУРУ И МИКРОТВЕРДОСТЬ Al-5Mg СПЛАВА ПРИ ПРОВОЛОЧНО-ДУГОВОМ АДДИТИВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-4(46)-39-45Ключевые слова:
сплавы Аl-5Мg, проволока дугового аддитивного производства, дуговой режим, фазовый состав, микроструктура, микротвердостьАннотация
Алюминиевые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью и свариваемостью и широко используются в различных производственных отраслях (авиационной, автомобильной, судостроительной промышленности). В настоящей работе в качестве материала для наплавки используется сварочная проволока ER5356 диаметром 1,2 мм, а сплавы Al-5Mg изготавливаются методом проволочно-дугового аддитивного производства на основе холодного переноса металла (WAAM-CMT) с использованием трех различных режимов сварочной дуги (CMT, CMT-ADV, CMT-P). В работе проведено исследование фазового состава, микроструктуры и микротвердости образцов Al-5Mg сплава. Результаты показывают, что при использовании различных режимов дуги существенно различаются дифракционные картины α-Al, а основными составляющими сплавов Al-5Mg являются α- Al и β-Al3Mg2. Наблюдаются две области микроструктуры: межслойная область (МСО) и область внутреннего слоя (ОВС), вМСО формируются мелкие столбчатые зерна с порами и трещинами, а вОВС – крупные равноосные зерна. Для всех режимов дуги микротвердость верхней и нижней областей образца несколько больше, чем средней области. Микротвердость образца, изготовленного по режиму СМТ-АDV (по сравнению с режимами СМТ и СМТ-P), имеет наибольшее среднее значение. В основном это связано с тем, что при более низком тепловложении формируются зерна с наименьшим размером (31,4 – 89,4 мкм вМСО, 59,9 – 106,9 мкм вОВС).
Библиографические ссылки
Bazarnik P., Lewandowska P., Andrzejczuk M., Kurzydlowski K.J. The strength and thermal stability of Al–5Mg alloys nano-engineered using methods of metal forming. Materials Science and Engineering: A. 2012;556:134–139. https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.06.068
Blakey-Milner B., Gradl P., Snedden G., Brooks M., Pitot J., Lopez E., LearyM., Berto F., du Plessis A. Metal additive manufacturing in aerospace: A review. Materials & Design. 2021;209:110008. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.110008
Xia C., Pan Z., Polden J., Li H., Xu Y., Chen S., Zhang Y. A review on wire arc additive manufacturing: Monitoring, control and a framework of automated system. Journal of Manufacturing Systems. 2020;57:31-45. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2020.08.008
Kruth J.P. Material incress manufacturing by rapid prototyping techniques. CIRP annals.1991; 40(2):603–614. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)61136-6
Yeong W.Y., Chua C.K., Leong K.F., Chandrasekaran M. Rapid prototyping in tissue engineering: challenges and potential. TRENDS in Biotechnology. 2004;22(12):643–652. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2004.10.004
Liu G., Xiong J., Tang L. Microstructure and mechanical properties of 2219 aluminum alloy fabricated by double-electrode gas metal arc additive manufacturing. Additive Manufacturing. 2020;35:101375. https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101375
Aldalur E., Suárez A., Veiga F. Metal transfer modes for Wire Arc Additive Manufacturing Al-Mg alloys: Influence of heat input in microstructure and porosity. Journal of Materials Processing Technology. 2021;297:117271. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2021.117271
Ren L., Gu H., Wang W., Wang S., Li C., Wang Z., Zhai Y., Ma P. Effect of Mg content on microstructure and properties of Al–Mg alloy produced by the wire arc additive manufacturing method. Materials. 2019;12(24):4160. https://doi.org/10.3390/ma12244160
Oyama K., Diplas S., M'hamdi M., Gunnæs A.E., Azar A.S. Heat source management in wire-arc additive manufacturing process for Al-Mg and Al-Si alloys. Additive Manufacturing. 2019;26:180–192. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.01.007
Easton M.A., StJohn D.H. Improved prediction of the grain size of aluminum alloys that includes the effect of cooling rate. Materials Science and Engineering: A. 2008;486(1-2):8–13. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.11.009
Miao Q., Chai D., Zhan Y., Bi G., Niu F., Ma G. Comparative study of microstructure evaluation and mechanical properties of 4043 aluminum alloy fabricated by wire-based additive manufacturing. Materials & Design. 2020;186:108205. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108205
Cong B., Qi Z., Qi B., Sun H., Zhao G., Ding J. A comparative study of additively manufactured thin wall and block structure with Al-6.3 % Cu alloy using cold metal transfer process. Applied Sciences. 2017;7(3):275. https://doi.org/10.3390/app7030275
Fang X., Zhang L., Chen G., Dang X., Huang K., Wang L., Lu B. Correlations between microstructure characteristics and mechanical properties in 5183 aluminium alloy fabricated by wire-arc additive manufacturing with different arc modes. Materials. 2018;11(11):2075. https://doi.org/10.3390/ma11112075
Su C., Chen X., Konovalov S., Arvind Singh R., Jayalakshmi S., Huang L. Effect of deposition strategies on the microstructure and tensile properties of wire arc additive manufactured Al-5Si alloys. Journal of Materials Engineering and Performance. 2021;30(3):2136–2146. https://doi.org/10.1007/s11665-021-05528-3
Su C., Chen X. Effect of depositing torch angle on the first layer of wire arc additive manufacture using cold metal transfer (CMT). Industrial Robot: the international journal of robotics research and application. 2019;46(2):259–266. https://doi.org/10.1108/IR-11-2018-0233
Huang L., Chen X., Konovalov S., Wang M., Su C., Han L., Wang Y. Modeling and optimization of solidification cracking of 4043 aluminum alloys produced by cold metal transfer welding. Journal of Materials Engineering and Performance. 2022;31:4746–4760. https://doi.org/10.1007/s11665-021-06565-8
Feng Y., Zhan B., He J., Wang K. The doublewire feed and plasma arc additive manufacturing process for deposition in Cr-Ni stainless steel. Journal of Materials Processing Technology.2018;259:206–215. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.04.040
Wu Q., Lu J., Liu C., Fan H., Shi X., Fu J., Ma S. Effect of molten pool size on microstructure and tensile properties of wire arc additive manufacturing of Ti-6Al-4V alloy. Materials. 2017;10(7):749. https://doi.org/10.3390/ma10070749
Zuback J.S., DebRoy T. The hardness of additively manufactured alloys. Materials. 2018;11(11):2070. https://doi.org/10.3390/ma11112070
Gao T., Liu H., Wang F., Chen Y. Effect of Ce on the microstructure and mechanical properties of 5356 aluminum alloy. Materials Science and Technology. 2016;24:34–39. https://doi.org/10.11951/j.issn.1005–0299.20160306
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Чуанчу Су, Сичжан Чен, Ху Хао

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.