ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ДУГИ НА МИКРОСТРУКТУРУ И МИКРОТВЕРДОСТЬ Al-5Mg СПЛАВА ПРИ ПРОВОЛОЧНО-ДУГОВОМ АДДИТИВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-4(46)-39-45

Ключевые слова:

сплавы Аl-5Мg, проволока дугового аддитивного производства, дуговой режим, фазовый состав, микроструктура, микротвердость

Аннотация

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).

Биографии авторов

Чуанчу Су, Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Университет Вэньчжоу

аспирант

 

Сичжан Чен, Университет Вэньчжоу

к.т.н., профессор, Колледж механики и электротехники

Ху Хао, Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева

аспирант

 

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

30.12.2023

Как цитировать

Су, Ч. ., Чен, С. ., & Хао, Х. . (2023). ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ДУГИ НА МИКРОСТРУКТУРУ И МИКРОТВЕРДОСТЬ Al-5Mg СПЛАВА ПРИ ПРОВОЛОЧНО-ДУГОВОМ АДДИТИВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 1(4), 39–45. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-4(46)-39-45

Выпуск

Раздел

Металлургия и материаловедение