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激光定向能量沉积制造A131 EH36/AISI 1045双金属结构性能研究

白玉超  王迪  李朝将  
【摘要】:采用增材制造技术将异种材料沉积到常规生产的规则半成品零件上的混合制造方式是实现大尺寸复杂双金属结构材料高效制造的有效方式之一。而实现此目标的主要前提之一是保证良好的界面结合质量。因此,采用激光定向能量沉积(DED)技术将A131 EH36沉积到传统轧制的AISI 1045钢上制备双金属结构,并对包含界面区的微观组织演变、力学性能以及切削响应进行研究,同时探究了热处理对性能的影响。结果表明:A131 EH36/AISI 1045双金属结构内部形成了宽度约为0.5 mm的无裂纹和未熔合缺陷的过渡区,表现出了优异的界面冶金结合;过渡区内包含了相互嵌合的组织细化区、组织粗化区、双重热影响区和热影响区,并在热处理后消失;过渡区的硬度从AISI 1045一侧的(182.0±11.7)HV逐渐增加到了A131 EH36一侧的(297.1±20.1)HV,热处理后的过渡区的硬度波动显著降低,在190 HV上下波动;直接沉积的双金属结构的拉伸强度和屈服强度略高于较弱的AISI 1045钢,分别达到了(629.0±1.1)MPa和(471.4±9.2)MPa,延伸率为17.9%;热处理后,双金属结构的屈服强度和延伸率分别提升了21.5%和23.5%;断口分析表明,双金属结构样品在远离界面区的一侧失效,表现为韧性断裂,且断裂后样品的原始界面区域没有出现裂纹和孔缺陷,展示了良好的界面结合性能;切削结果表明,DED A131 EH36的切削力比轧制的AISI 1045更平稳且低,最大切削力可降低64.1%,且前者的切削表面质量较好,表面粗糙度值为(107.0±10.4)nm,低于后者的(111.8±13.6)nm。

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