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輕質(zhì)金屬構(gòu)件的完“鎂”主義:ZM5鎂合金電弧增材制造工藝

來源:中科煜宸  作者:中科煜宸  時(shí)間:2023-06-28 17:26:36  已閱:0


鎂合金作為最輕質(zhì)的金屬工程結(jié)構(gòu)材料,具有比強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性能好、抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。ZM5鎂合金作為一種典型國(guó)產(chǎn)Mg-Al-Zn合金得到廣泛應(yīng)用, 如衛(wèi)星支架、飛機(jī)艙體隔框、機(jī)匣、殼體、輪轂等。




ZM5-其它制造工藝不足

擠壓鑄造工藝:由于鎂合金的室溫塑性加工能力較差,鑄造過程易產(chǎn)生氣孔、夾雜、裂紋等鑄造缺陷,極大限制了鑄件的成材率,甚至無(wú)法滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。


選擇性激光熔化:鎂合金具有高反應(yīng)性和高氣化傾向,且鎂合金細(xì)粉末易燃易爆,成本高。



ZM5-電弧增材制造優(yōu)勢(shì)

電弧增材制造技術(shù)能夠按照設(shè)計(jì)規(guī)劃的路徑逐層沉積成型,具有成型尺寸大、成本低、高質(zhì)量、高效率的優(yōu)點(diǎn)。


圖 鎂合金某輕型導(dǎo)彈艙體


圖 電弧增材原理示意圖


我們對(duì)ZM5鎂合金電弧增材樣塊內(nèi)部進(jìn)行著色探傷檢測(cè),結(jié)果表明鎂合金沉積體內(nèi)部無(wú)氣孔、裂紋、未熔合等缺陷


圖 ZM5鎂合金電弧增材樣塊內(nèi)部著色探傷檢測(cè)


金相觀察結(jié)果:顯微組織為離異共晶組織,主要由固溶體α-Mg與晶間離異的共晶β-Mg17Al12相組成,呈不規(guī)則分布,主要在晶界附近。在電弧增材特殊的熱輸入影響下,析出的β-Mg17Al12相尺寸、分布與鑄態(tài)金屬不同,會(huì)有更加細(xì)小的α固溶體,同時(shí)晶界附近存在細(xì)小均勻分布的連續(xù)析出β相,產(chǎn)生彌散強(qiáng)化效果,從而提高力學(xué)性能


圖 ZM5鎂合金電弧增材樣塊金相觀察


力學(xué)拉伸試驗(yàn)結(jié)果:樣塊沉積態(tài)的抗拉強(qiáng)度、塑性延伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率均高于《GB/T 1177-2018鑄造鎂合金》中ZM5鎂合金鑄件試樣的鑄態(tài)(F)力學(xué)性能要求。



綜上表明,采用電弧增材制造的ZM5鎂合金結(jié)構(gòu),無(wú)內(nèi)部缺陷,力學(xué)性能優(yōu)于鑄件,可制備復(fù)雜結(jié)構(gòu),同時(shí)效率高成本低,可應(yīng)用于航空、航天、船舶、核電等大型構(gòu)件的快速制造。




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