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摘要
针对目前激光选区熔化难以直接成形大尺寸高强铝合金构件的问题，本文对定向能量沉积(DED)连接激光选区熔化成形Al-Mg-Sc-Zr合金的工艺进行研究，分析缺陷分布的位置、形貌以及对力学性能的影响，对比分析了定向能量沉积参数以及超声外场辅助下连接试样的微观组织、元素分布和力学性能，并通过热等静压进一步提升力学性能。结果表明：缺陷主要分布在基材与连接区交界的熔合区处，密集气孔聚集导致此处硬度远低于连接区和基材并使整体拉伸性能弱化。在75 J/mm2～150 J/mm2激光能量密度之间，随能量密度增大，致密度和抗拉强度均提升。采用3000 W激光功率、5 mm/s扫描速率、3.7 g/min送粉速率得到最高的熔合区硬度、连接区致密度以及抗拉强度，分别为90HV、90.83%、203.38MPa。超声外场辅助会促进Al3(Sc,Zr)强化相的析出并细化晶粒，且能够有效减少气孔的数量和尺寸。超声后试样综合力学性能得到显著提高，熔合区硬度为95 HV，致密度为93.06%，抗拉强度为292 MPa，较未加超声分别提高了5%,2.4%和44%。超声后采用热等静压的后处理方法可使综合力学性能得到进一步提高，熔合区硬度为160 HV，致密度为99.99%，抗拉强度为405.71 MPa，较未热等静压分别提高了68.4%,7.4%和38.9%。
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单位机电工程学院; 沈阳航空航天大学; 中国科学院沈阳自动化研究所
