01 Статья Введение Аддитивное производство дуговой проволоки (WAAM) из недорогих магниевых сплавов-долгое время было ограничено недостаточной прочностью, главным образом из-за сложности производства специализированной проволоки с высоким содержанием легирующих элементов. В этом исследовании предлагается стратегия лазерного-двойного-проволочного WAAM (лазерного-DWAAM) на-технологии легирования на месте, позволяющая успешно получать хорошо подверженный старению-прокаливаемый сплав Mg-9Al-0,4Zn (AZ90) путем сплавления основной проволоки на основе магния AZ31- со вспомогательной проволокой из чистого алюминия. Оптимизированный сплав AZ90 после обработки старением достиг увеличения предела текучести (YS) примерно на 80 МПа, в конечном итоге достигнув комплексных свойств YS, превышающих или равных 185 МПа, предела прочности при растяжении (UTS), превышающего или равного 335 МПа, и относительного удлинения (EL), превышающего или равного 7 %, что устанавливает самый высокий рекорд прочности для магниевых сплавов серии WAAM AZ, известных на сегодняшний день. Механизм упрочнения ядра заключается в формировании многомасштабных -Mg17Al12 выделений высокой-плотности, особенно с не-базальной ориентацией (углы ~35 градусов и 90 градусов к базисной плоскости), которые могут закреплять базальное скольжение дислокаций с эффективностью, намного более высокой, чем у базальных выделений. Эта работа открывает новые возможности для аддитивного производства магниевых сплавов с высоким содержанием легирующих элементов.
02 Полный текст Обзор Магниевые сплавы имеют важное стратегическое значение в аэрокосмической отрасли из-за их низкой плотности и высокой удельной прочности. Технология WAAM, обладающая высокой эффективностью осаждения и превосходной безопасностью, считается предпочтительным методом производства крупных и сложных компонентов из магниевых сплавов. Однако текущие приложения WAAM в основном ориентированы на низколегированные магниевые сплавы, такие как Mg-3Al-1Zn (AZ31), прочность которых недостаточна для высоких-требований к производительности. Увеличение содержания алюминия является эффективным способом повышения прочности, однако сплавы с высоким-алюминием имеют плохую пластичность, что затрудняет производство качественной сварочной проволоки. Чтобы преодолеть это узкое место в сварочной проволоке, в рамках данного исследования был разработан метод легирования на месте с двойной-двух-проволокой-плавления, позволяющий обойти проблему производства высоколегированных сварочных проволок и добиться производства сплава AZ90 с заданным составом за счет точного контроля расплавленной ванны.
Однако биметаллический WAAM сталкивается с проблемами: различия в физических свойствах разных материалов (например, температурах плавления) могут привести к нестабильному переносу капель, что приводит к таким дефектам, как неоднородность состава и пористость. В этом исследовании новаторски представлено гибридное энергетическое поле лазерной-дуги, целью которого является стабилизация переноса капель, улучшение динамики ванны расплава, содействие гомогенизации состава и одновременное уменьшение образования дефектов. Благодаря систематическим экспериментам и анализу микро-механизмов в этой работе успешно достигается низкий-дефект, высокая гомогенизация производства сплава AZ90 на месте-, а также основное внимание уделяется выяснению количественной взаимосвязи между микроструктурой после старения, упрочнения и механическими свойствами, обеспечивая ключевые технологии и теоретическое руководство для контролируемого производства высокоэффективных-магниевых сплавов WAAM.
На рисунке 3 показано сравнение макроструктуры и внутреннего качества осажденных слоев при лазерном-и не-лазерном-двух-процессах WAAM (лазерный-DWAAM и не-лазерный DWAAM). Образцы, не обработанные-лазером-, имели очевидные выступы в начале дуги, а оптические микрофотографии поперечного-сечения показали многочисленные поры вдоль направления осаждения; напротив, образцы Laser-DWAAM имели одинаковую толщину стенок и почти не имели видимых пор в поперечном-сечении. Это различие интуитивно демонстрирует значительное преимущество применения лазерной синергии: лазерная помощь заметно стабилизирует поведение капель при переносе и эффективно повышает качество и однородность осаждения, закладывая основу для изготовления материалов с высокими-производительными свойствами.
