Al-6.3Cu鋁合金電弧填絲增材制造成形與組織性能*

（北京航空航天大學機械工程及自動化學院, 北京 100191）

電弧填絲增材制造（Wire+Arc Additive Manufacturing， WAAM）技術采用電弧作為熱源，通過不斷熔化填充絲材并根據目標構件的數字模型沿成形軌跡逐層堆積出金屬零件，具有成形尺寸大、設備成本低、材料利用率和沉積效率高等優點，是一種可實現高性能金屬零件經濟快速成形的方法[1-4]。鋁合金因具有較高的比強度、比模量和良好的斷裂韌性、抗疲勞、耐腐蝕等性能，是航空航天領域重要的結構材料，近年來國內外研究人員采用交流鎢極氬弧焊（AC-TIG）、變極性鎢極氬弧焊（VP-GTAW）、脈沖熔化極氬弧焊（P-MIG）和冷金屬過渡技術（CMT）等工藝方法用于制造鋁合金WAAM構件[5-11]，已有研究結果表明，作為WAAM技術的重要組成部分之一，電弧熱源對鋁合金填絲增材過程穩定性、成形特征及構件內部質量均會產生顯著影響。

復合超高頻脈沖方波變極性鎢極氬弧焊（Hybrid Pulse VP-GTAW， HPVP-GTAW）是北京航空航天大學自主研發的一種新型電弧焊接工藝方法，其用于高強鋁合金的焊接，可明顯細化焊縫組織，改善和提高接頭力學性能[12-13]。本文采用HPVP-GTAW電弧作為熱源，進行Al-Cu合金的電弧填絲增材制造試驗，一方面考察不同過程參數的成形特征，同時對比分析常規VPGTAW和HPVP-GTAW兩種熱源作用下Al-Cu成形構件的微觀組織特征和力學性能，研究結果可為進一步開展鋁合金HPVP-GTAW電弧填絲增材制造研究提供參考依據。

1 試驗及方法

基板選用尺寸為200mm×130mm×12mm的2A12-H112鋁合金平板，絲材材料選用直徑1.2mm ER2325（Al-6.3Cu），其主要合金元素及質量分數分別為：Cu 6.3，Mn 0.28，Zr 0.195，Ti 0.15，V 0.12，余量 Al。……