5356铝合金TIG电弧增材制造组织与力学性能

孙佳孝¹，杨可¹，王秋雨¹，季珊林¹，包晔峰¹，潘杰²

1. 河海大学机电工程学院2. 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心

摘 要：采用钨极惰性气体保护焊（TIG）电弧增材制造工艺制备5356铝合金成形件,并对成形件的组织和力学性能进行研究。结果表明,5356铝合金增材制造的相组成为α-Al基体和β（Al₃Mg₂）相;随沉积高度增加,沉积层显微组织由等轴晶向柱状晶转变,达到热平衡状态后趋于稳定,这是因为增材制造具有热积累效应;最顶层组织呈现树枝状,且Mg元素偏析严重;中下部组织形态多样,包括等轴晶组织、柱状晶组织及其混合组织,同时Mg元素偏析得到改善。力学性能测试结果显示,随沉积高度的增加,层内显微硬度先降低后趋于稳定,这是因为沉积层组织在增材制造过程中经历逐渐粗化的过程,导致显微硬度下降,达到热平衡状态后显微组织相对稳定,显微硬度也趋于稳定。沉积层层间位置的硬度大于层内,这是因为层间结合处为细小的等轴晶组织。聚集在层间的气孔可能是导致薄壁件屈服强度低于理论计算值的原因。抗拉强度、屈服强度以及伸长率都表现了各向异性,横向拉伸性能优于纵向,这是因为薄壁件层间气孔聚集以及显微组织不均匀。

关键词：5356铝合金;钨极惰性气体保护焊（TIG）;电弧增材制造;显微组织;力学性能;