精密成形工程

作者：朱强, 闫耀晶, 韩柯, 练洪斌, 陈马源, 马建国

单位：1.江苏大学 a.材料科学与工程学院 b.基础工程训练中心,江苏 镇江 212013; <br>2.中国科学院合肥物质科学研究院,合肥 230031; <br>3.合肥综合性国家科学中心能源研究院,合肥 230051; <br>4.淮南新能源研究中心,安徽 淮南 232063

关键词：电弧增材制造,微观组织,2Cr13不锈钢,热累积,力学性能

基金：国家自然科学基金青年项目（52205368）; 特种焊接技术安徽省重点实验室资助项目（2023SW1003）

目的 研究电弧增材制造过程中热输入对薄壁构件成形质量、微观组织以及力学性能的影响。方法 采用MIG电弧熔丝增材制造技术（WAAM）制备了3组不同热输入下的2Cr13薄壁构件,对沉积样品的成形质量、微观组织、硬度和拉伸性能进行了研究。结果 MIG电弧增材制造技术制备的薄壁构件成形质量良好,当热输入为379 J/mm时,试样的成形效率可达90.85%。由于沉积时不同区域散热条件的差异,以及连续沉积造成的热累积,试样微观组织沿高度方向发生显著变化。在初始沉积阶段,由于热累积程度较低,显微组织以回火板条马氏体为主;随着沉积高度的增加,前期多道次沉积所产生的热累积变相增大了后续沉积的热输入,促使晶粒逐渐转变为沿沉积方向生长的粗大柱状晶,且其内部析出密集分布的细针状马氏体。微观组织的不均匀性进一步导致了构件性能的不均匀性,各构件硬度及横向试样抗拉强度均沿沉积方向升高,塑性沿沉积方向降低。结论 高热输入不仅会降低构件的成形质量,还会加剧热累积效应,导致粗大柱状晶生成范围扩大,从而削弱其通过提高沉积尺寸以提升增材制造效率的潜在优势。因此,在工艺参数选择中应尽量采用较低热输入,以避免过度热累积对组织和性能产生不利影响。

来源：2026年第1期

《精密成形工程》期刊编辑部

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