哈工大：新型水下送丝激光增材制造技术，提高海洋工程装备原位维护和应急修复的质量(2)
时间：2024-07-19 08:55 来源：WLAM激光送丝增材 作者：admin 阅读：次
(b、c）加热和受力分析示意图
图 10. 层间增量为 0.5 mm的 ULDED 薄壁样品
制造过程中的传质行为
(a) 第一层 (b) 第二层
(c) 第三层 (d) 第七层
图 11. 层间增量为 0.9 mm的 ULDED 薄壁样品
制造过程中的传质行为
(a) 第一层。(b) 第二层。
(c) 第五层。(d) 第九层
图 12. 层间增量为 1.1 mm的 ULDED 薄壁样品
制造过程中的传质行为。(a) 第一层。(b) 第二层。
(c) 第七层。(d) 第九层
图 13. 不同层间增量下 ULDED 薄壁样品
的表面形貌。(a) 0.5 mm。(b) 0.7 mm。
(c) 0.9 mm。(d) 1.1 mm
图 14. 0.5 毫米层间增量的 ULDED 薄壁样品
制造过程中的加热和受力分析示意图
(a1, a2) 第一层。(b) 第二层。
(c1, c2) 后续层
图 15. 1.1 毫米层间增量的 ULDED 薄壁样品
制造过程中的加热和力分析示意图。
(a) 初始阶段。(b, c) 后期阶段
图 16. 不同热输入下薄壁样品的表面形态
(a) 200 W/mm (b) 250 W/mm
(c) 312.5 W/mm
关键结论
1. 开发了一种新型水下送丝激光增材制造（ULDED）技术。局部干燥腔内波动的残余水层和气溶胶颗粒会吸收、散射和折射激光束，高密度的氧气和氢气会促进缺陷的形成，导致珠粒不均匀和缠绕，并伴有裂缝和气孔。
2. 在建立稳定的局部干腔后，观察到了液滴传输、液桥传输和扩散传输模式。在表面张力和重力的持续作用下，液桥模式促进了金属丝的充分熔化和通过液桥的顺利转移，而不会出现缩颈现象，因此表现出卓越的工艺稳定性和成型质量。
3. 通过对原料金属的加热和受力条件进行微调，可控制传质行为，使其在整个 ULDED 过程中都有利于液桥模式。这种方法成功地消除了沉积缺陷，并在各种热输入条件下实现了具有优异成型性和表面质量的 ULDED 壁。
4. 在 200 W/mm 的热输入条件下，顶部区域的微观结构以具有层次排列的针状 α′ 马氏体为特征。在底部区域，经过多次热循环后，α′→α+β分解产生了片状α，破坏并取代了之前的α′，同时保留了α′马氏体的形态和结晶特征。
5. 随着热输入或热累积的增加，α板条源于扩散控制转变（β→α），而非马氏体分解。α+β结构包括从连续的GB-α（装饰前β晶界）开始平行生长的α板条群组成，同时在前β晶粒内形成篮织微结构。
通讯作者
郭宁，哈尔滨工业大学（威海）研究生处（学科办）处长，长聘教授/博士生导师。主要从事极端环境焊接/增材制造、特种焊接技术与装备的研究工作。中国材料研究学会青年工作委员会理事、中国机械工程学会表面工程分会委员、中国焊接学会计算机辅助焊接工程专业委员会委员、中国航海学会救助打捞专业委员会委员。曾获山东省泰山学者青年专家，“十二五”机械工业先进科技工作者的荣誉称号。
论文引用
Yunlong Fu，Mengqiu Yu , Di Wu , Zhiming Zhao , Dexin Wang and Ning Guo. Fundamental investigation into mass transfer process and microstructural transformation pathways in Ti-6Al-4V via underwater wire-laser directed energy deposition: Virtual and Physical Prototyping19(2024)-Issue 1.
DOI: https://doi.org/10.1080/17452759.2024.2374051
(责任编辑：admin)
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