孕育剂SiC对Al-Zn-Mg-Cu合金GMAW电弧增材制造构件微观组织及力学性能的影响

摘要

Al-Zn-Mg-Cu合金以其高比强度、优良的导热性与耐腐蚀性常用于航空航天、汽车等领域,采用电弧增材制造并探索添加孕育剂的作用对于改善高强铝合金性能、促进其工程应用具有重要意义。本研究采用Al-Zn-Mg-Cu合金焊丝进行GMAW电弧增材制造,通过添加SiC颗粒改善构件微观组织及力学性能,并对比了微米级与纳米级SiC颗粒作用效果。结果表明,常规Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材沉积件微观组织有明显分层现象,随着沉积层数增加,热量累积,晶粒变得粗大且向着柱状晶的形态转化。而SiC的加入抑制了微观组织向柱状晶转变的趋势,使沉积件整体微观组织分布更加均匀,同时晶粒平均尺寸整体由94.57μm可细化至59.3μm,细化程度为37.29%,局部最高可细化44.26%。在力学性能上提高了Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材沉积件的硬度,由HV112提升至HV120,提升程度约7.14%,且硬度波动变化减小。另外,SiC颗粒的添加提高了Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材沉积件的强度与韧性。整体上看,与添加微米级SiC颗粒相比,添加纳米级SiC颗粒Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材制造得到的构件微观组织更加均匀细小,力学性能更加优越。