扫 描 看 全 文
曹千卉，曾才有，张睿泽，等.镁合金电弧增材制造技术研究进展［J］.电焊机，2023，53（2）：41-51.
CAO Qianhui, ZENG Caiyou, ZHANG Ruize, et al.Research Progress in Wire-Arc Additive Manufacturing of Magnesium Alloys[J].Electric Welding Machine, 2023, 53(2): 41-51.
镁合金是航空航天装备结构件轻量化制造的重要结构材料之一，电弧增材制造技术为大型、整体、高性能难加工金属构件的低成本、高效率制造提供了新的途径。采用电弧增材制造大尺寸镁合金复杂构件可满足航空航天高端装备轻量化、低能耗、高质量、高效率的迫切需求。综述了国内外研究团队在镁合金电弧增材制造方面取得的研究成果和进展，系统归纳了不同电弧增材工艺对镁合金构件控形改性的影响，从增材成形质量、构件组织性能和内部缺陷调控三个方面论述了镁合金电弧增材的成形特征、显微组织演化、冶金缺陷及力学性能特点，指出了镁合金电弧增材制造目前存在的问题及未来需重点关注的研究方向。
As one of the important structural materials, magnesium alloys are important for lightweight manufacturing of aerospace equipment components. Wire-arc additive manufacturing technology provides a new technical route for the manufacturing of large, monolithic, high-performance metal components which are difficult to fabricate through conventional methods. By the means of wire-arc additive manufactured magnesium alloys, it can effectively meet the urgent needs for lightweight, low energy consumption, high quality and high efficiency in aerospace equipment manufacturing. This paper summarizes the research results and progress at home and abroad in the field of wire-arc additive manufactured magnesium alloys and the influence of different wire-arc additive manufacturing processes on forming control and performance improvement of magnesium alloy components systematically. The forming characteristics, microstructure evolution, metallurgical defects and mechanical properties of wire-arc additive manufactured magnesium alloys are discussed from three aspects of forming quality, structural properties and internal defects control. Furthermore, the existing problems and future research directions of wire-arc additive manufactured magnesium alloys are pointed out.
镁合金电弧增材制造成形质量凝固缺陷组织性能
magnesium alloyswire-arc additive manufacturingforming qualitysolidification defectsmicrostructure and properties
丁文江， 付彭怀， 彭立明， 等. 先进镁合金材料及其在航空航天领域中的应用［J］. 航天器环境工程， 2011， 28（02）： 103-109.
DING W J，FU P H，PENG L M，et al. Advanced magnesium alloys and their applications in aerospace［J］. Spacecraft Environment Engineering，2011， 28（02）： 103-109.
MORDIKE B L， EBERT T. Magnesium-Properties-applications-potential［J］. Mat. Sci. Eng. a-Struct， 2001， 302（1）： 37-45.
李景利. 铸造高强耐热Mg-Gd-Y-Zr合金显微组织和力学行为研究［D］. 安徽：中国科学技术大学， 2019.
LI J L. Study on microstructures and mechanical behaviors of high strength and heat resistant cast Mg-Gd-Y-Zr alloys［D］. Anhui：University of Science and Technology of China，2019.
丁文江， 吴玉娟， 彭立明， 等. 高性能镁合金研究及应用的新进展［J］. 中国材料进展， 2010， 29（08）： 37-45.
DING W J，WU Y J，PENG L M，et al. Research and Application Development of Advanced Magnesium Alloys［J］. Materials China，2010， 29（08）： 37-45.
左铁镛. 21世纪的轻质结构材料——镁及镁合金发展［J］. 新材料产业， 2007（12）： 22-26.
ZUO T Y. Lightweight structural material in 21st century—development of magnesium and magnesium alloys［J］. Advanced Materials Industry，2007（12）： 22-26.
王哲， 付彬国， 王玉凤，等. 增材制造镁合金的研究进展［J］. 中国有色金属学报， 2021，31（11）：3093-3105.
WANG Z，FU B G，WANG Y F，et al. Research progress of additive manufacturing of magnesium alloys［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2021，31（11）：3093-3105.
卢秉恒. 增材制造技术——现状与未来［J］. 中国机械工程， 2020， 31（01）： 19-23.
LU B H. Additive Manufacturing——Current Situation and Future［J］. China Mechanical Engineering，2020， 31（01）： 19-23.
李涤尘， 贺健康， 田小永， 等. 增材制造：实现宏微结构一体化制造［J］. 机械工程学报， 2013， 49（06）： 129-135.
LI D C，HE J K，TIAN X Y，et al. Additive Manufacturing：Integrated Fabrication of Macro/Microstructures［J］. Journal of Mechanical Engineering，2013， 49（06）： 129-135.
曾亮华， 刘继常. 金属3D打印技术的发展分析［J］. 机械工程师， 2016（03）： 42-44.
ZENG L H，LIU J C. Development analysis of metal 3D printing technology［J］. Mechanical Engineer， 2016（03）： 42-44.
SHEN C， PAN Z X， MA Y， et al. Fabrication of iron-rich Fe-Al intermetallics using the wire-arc additive manufacturing process［J］. Addit Manuf，2015，7：20-26.
从保强， 苏勇， 齐铂金，等. 铝合金电弧填丝增材制造技术研究［J］. 航天制造技术， 2016（03）： 29-32.
CONG B Q，SU Y，QI B J，et al. Wire + Arc Additive Manufacturing for Aluminum Alloy Deposits［J］. Aerospace Manufacturing Technology，2016（03）： 29-32.
凤文桢. 镁粉尘的爆炸特性及抑爆研究［D］. 江苏：南京理工大学， 2021.
FENG W Z. Study on explosion characteristics and explosion suppression of magnesium dust［D］. Jiangsu：Nanjing University of Science & Technology，2021.
刘宏杰， 刘文才， 孙家伟， 等. 镁合金电弧增材制造研究现状及展望［J/OL］. 材料工程，https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1800.TB.20220726.1443.002.html.2022-07-26https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1800.TB.20220726.1443.002.html.2022-07-26.
LIU H J，LIU W C，SUN J W，et al. Research progress and prospect of wire arc additive manufacturing magnesium alloy［J/OL］. Journal of Materials Engineering，https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1800.TB.20220726.1443.002.html. 2022-07-26https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1800.TB.20220726.1443.002.html.2022-07-26.
占宇航， 郭阳阳， 李章张，等. 工艺参数对电弧增材制造镁合金组织和性能的影响［J］. 热加工工艺，51（19）： 26-29.
ZHAN Y H，GUO Y Y，LI Z Z，et al. Effect of Process Parameters on Microstructure and Properties of Magnesium Alloy Produced by Wire Arc Additive Manufacturing［J］. Hot Working Technology，51（19）： 26-29.
曾小勤， 陈义文， 王静雅， 等. 高性能稀土镁合金研究新进展［J］. 中国有色金属学报， 2021， 31（11）： 2963-2975.
ZENG X Q，CHEN Y W，WANG J Y，et al. Research progress of high-performance rare earth magnesium alloys［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2021， 31（11）： 2963-2975.
张春杰， 齐超琪， 赵凯，等. 大型航空航天铝合金承力构件增材制造技术［J］. 电焊机， 2021， 51（08）： 39-54，177.
ZHANG C J，QI C Q，ZHAO K，et al. Additive manufacturing technology for large load-carrying component of aluminum alloy in aeronautics and astronautics［J］. Electric Welding Machine，2021， 51（08）： 39-54，177.
郭靖. 镁合金电弧增材制造工艺参数的试验研究［D］. 北京：北京理工大学， 2016.
GUO J. Experimental Investigation of the Process Parameters of Wire Arc Additive Manufacturing for Magnesium Alloy［D］. Beijing：Beijing Institute of Technology，2016.
DING J， COLEGROVE P， MEHNEN J， et al. A computationally efficient finite element model of wire and arc additive manufacture［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology， 2013， 70（1-4）： 227-236.
DING J， COLEGROVE P， MEHNEN J， et al. Thermo-mechanical analysis of Wire and Arc Additive Layer Manufacturing process on large multi-layer parts［J］. Computational Materials Science， 2011， 50（12）： 3315-3322.
GUO J， ZHOU Y， LIU C M， et al. Wire Arc Additive Manufacturing of AZ31 Magnesium Alloy： Grain Refinement by Adjusting Pulse Frequency［J］. Materials， 2016， 9（10）：［页码不详］.
倪程， 朱科宇， 范霁康，等. 基于层宽控制的AZ91镁合金TIG电弧增材工艺优化［J］. 焊接， 2022（01）： 1-7.
NI C，ZHU K Y，FAN J K，et al. Optimization of TIG arc additive process of AZ91 magnesium alloy based on layer width control［J］. Welding & Joining，2022（01）： 1-7.
WU B， PAN Z， DING D， et al. A review of the wire arc additive manufacturing of metals： properties， defects and quality improvement［J］. J. Manuf. Process， 2018， 35： 127-139.
Rodrigues T A， Duarte V， Miranda R M， et al. Current Status and Perspectives on Wire and Arc Additive Manufacturing （WAAM）［J］. Materials （Basel）， 2019， 12（7）：［页码不详］.
Takagi H， Sasahara H， Abe T， et al. Material-property evaluation of magnesium alloys fabricated using wire-and-arc-based additive manufacturing［J］. Addit. Manuf.， 2018， 24： 498-507.
姚云飞， 王缪乾， 方学伟， 等. 冷金属过渡（CMT）增材制造2219铝合金性能［J］. 焊接， 2019（06）： 53-60.
YAO Y F， WANG M Q，FANG X W，et al. Properties of 2219 aluminum alloy additive manufactured by Cold Metal Transfer welding process［J］. Welding & Joining，2019（06）： 53-60.
冯吉才， 王亚荣， 张忠典. 镁合金焊接技术的研究现状及应用［J］. 中国有色金属学报， 2005（02）： 165-178.
FENG J C，WANG Y R，ZHANG Z D. Status and expectation of research on welding of magnesium alloy［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2005（02）： 165-178.
张汉铮. 基于冷金属过渡的镁合金电弧增材制造技术基础研究［D］. 河北：石家庄铁道大学， 2021.
ZHANG H Z. Basic Study on Wire-arc Additive Manufacturing of Magnesium Alloy Fabricated by Cold Metal Transfer Heat Sourcep［D］. Hebei：Shijiazhuang Tiedao University，2021.
YANG X， LIU J R， WANG Z N， et al. Microstructure and mechanical properties of wire and arc additive manufactured AZ31 magnesium alloy using cold metal transfer process［J］. Mat Sci Eng a-Struct， 2020：774.
WANG P， ZHANG H Z， ZHU H， et al. Wire-arc additive manufacturing of AZ31 magnesium alloy fabricated by cold metal transfer heat source： Processing， microstructure， and mechanical behavior ［J］. J Mater Process Tech， 2021， 288：116895.
DING D， PAN Z， CUIURI D， et al. Wire-feed additive manufacturing of metal components： technologies， developments and future interests ［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology， 2015， 81（1-4）： 465-481.
徐俊强， 彭勇， 周琦，等. 异种钛合金协同送丝等离子增材制造试验［J］. 焊接学报， 2019， 40（09）： 59-64，163-164.
XU J Q，PENG Y，ZHOU Q，et al. Study on plasma wire and arc additive manufacturing process of titanium alloys with twin-wire feeding［J］. Transactions of the China Welding Institution，2019， 40（09）： 59-64，163-164.
HAN S， ZIELEWSKI M， MARTINEZ HOLGUIN D， et al. Optimization of AZ91D Process and Corrosion Resistance Using Wire Arc Additive Manufacturing［J］. Applied Sciences， 2018， 8（8）： 1306.
FANG X， YANG J， WANG S， et al. Additive manufacturing of high performance AZ31 magnesium alloy with full equiaxed grains： Microstructure， mechanical property， and electromechanical corrosion performance［J］. J Mater Process Tech， 2022， 300： 117430.
CAO Q， QI B， ZENG C， et al. Achieving equiaxed microstructure and isotropic mechanical properties of additively manufactured AZ31 magnesium alloy via ultrasonic frequency pulsed arc［J］. J Alloy Compd， 2022， 909： 164742.
GUO Y Y， QUAN G F， JIANG Y L， et al. Formability， microstructure evolution and mechanical properties of wire arc additively manufactured AZ80M magnesium alloy using gas tungsten arc welding［J］. J Magnes Alloy， 2021， 9（1）： 192-201.
BI J， SHEN J， HU S， et al. Microstructure and mechanical properties of AZ91 Mg alloy fabricated by cold metal transfer additive manufacturing ［J］. Mater Lett， 2020， 276： 128185.
丁文江， 曾小勤. 中国Mg材料研发与应用［J］. 金属学报，2010， 46（11）： 1450-1457.
DING W J，ZENG X Q. Research and applications of magnesium in China［J］. Acta Metallurgica Sinica，2010， 46（11）： 1450-1457.
曾小勤， 朱庆春， 李扬欣， 等. 镁合金中的第二相颗粒强化［J］. 中国材料进展， 2019， 38（03）： 193-204，250.
ZENG X Q，ZHU Q C，LI Y X，et al. Second Phase Particle Strengthening in Magnesium Alloys［J］. Materials China，2019， 38（03）： 193-204，250.
刘婷婷，潘复生. 镁合金“固溶强化增塑”理论的发展和应用［J］. 中国有色金属学报， 2019， 29（09）： 2050-2063.
LIU T T，PAN F S. Development and application of “solid solution strengthening and ductilizing” for magnesium alloys［J］. The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2019， 29（09）： 2050-2063.
WANG Q M， WU G H， TONG X. An investigation into wire arc additive manufacturing of Mg-Y-RE-Zr alloy ［J］. Mater Lett， 2022， 326：132922.
魏子淇. 几种Mg-Zn-RE（Y，Gd）系合金凝固行为对热裂机制的影响［D］. 辽宁：沈阳工业大学， 2021.
WEI Z Q. Effects of Solidification Behavior of Several Mg-Zn-RE（Y，Gd） Series Alloys on Hot Tearing Mechanism［D］. Liaoning：Shenyang University of Technology，2021.
YING T， ZHAO Z， YAN P， et al. Effect of fabrication parameters on the microstructure and mechanical properties of wire arc additive manufactured AZ61 alloy［J］. Mater Lett， 2022， 307： 131014.
李青壮， 张汉铮， 王烁， 等. 镁合金增材制造技术研究进展［J/OL］. 材料工程，https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1800.TB.20220510.1040.002. 2022-05-10https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1800.TB.20220510.1040.002.2022-05-10.
LI Q Z，ZHANG H Z，WANG S，et al. Research progress in additive manufacturing of magnesium alloys［J/OL］. Journal of Materials Engineering， https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1800.TB.20220510.1040.002.html. 2022-05-10https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1800.TB.20220510.1040.002.html.2022-05-10.
相关作者
相关机构
公网安备11010802024621