等离子弧增材制造Ti-6Al-4V工艺参数对成形性和显微硬度的影响

作者：吴向举; 郭登极; 林建军; 王序进

来源：中国表面工程, 2023, 36(06): 186-194.

• Ti-6Al-4V
• 等离子弧增材制造
• 正交试验
• 成形性
• 显微硬度

等离子弧增材制造技术具有低成本、高沉积率和高材料利用率等优势，对航空航天、海洋工程及军事医学等领域的大型复杂零件制造具有重要意义。但等离子弧能量密度高及钛合金热导率低的特性，导致钛合金沉积零件成形性差，且易生成粗大柱状晶。另外，等离子弧增材制造工艺参数多和调控难的特点，限制了满足力学标准的增材制造工艺参数的快速制定。采用正交试验法、金相组织分析及组织与力学能关系表征等手段，研究等离子弧增材制造Ti-6Al-4V工艺参数对成形性、显微组织及显微硬度的影响规律。研究结果表明，等离子弧工艺参数对成形性的影响程度依次为基值电流(Ib)>峰值电流(Ip)>占空比(Idcy)>送丝速度(TWFS)>沉积速度(Ts)>脉冲频率(FP)，且基值电流对单道沉积层的熔宽、余高和成形性的影响最大；对平均晶粒尺寸的影响程度依次为Ts>FP>TWFS>Ib>Ip>Idcy，沉积速度越大，晶粒尺寸越小，脉冲频率影响次之；对显微硬度影响程度依次为Ts>Idcy>TWFS>Ib>FP>Ip，沉积速度对平均晶粒尺寸和显微硬度影响最大，峰值电流对平均晶粒尺寸及显微硬度的影响有限。研究结果可为等离子弧增材制造及再制造工艺提供理论依据，并为野外矿山机械、海洋船舶、工程装备平台及石油化工装备等受损零件的快速修复提供工艺调控技术参考。

• 单位
  深圳大学