輕質金屬構件的完“鎂”主義:ZM5鎂合金電弧增材制造工藝

來源:中科煜宸  作者:中科煜宸  時間:2023-06-28 17:26:36  已閱:0


鎂合金作為最輕質的金屬工程結構材料,具有比強度高、導熱性能好、抗沖擊能力強等優點。ZM5鎂合金作為一種典型國產Mg-Al-Zn合金得到廣泛應用, 如衛星支架、飛機艙體隔框、機匣、殼體、輪轂等。




ZM5-其它制造工藝不足

擠壓鑄造工藝:由于鎂合金的室溫塑性加工能力較差,鑄造過程易產生氣孔、夾雜、裂紋等鑄造缺陷,極大限制了鑄件的成材率,甚至無法滿足結構設計要求。


選擇性激光熔化:鎂合金具有高反應性和高氣化傾向,且鎂合金細粉末易燃易爆,成本高。



ZM5-電弧增材制造優勢

電弧增材制造技術能夠按照設計規劃的路徑逐層沉積成型,具有成型尺寸大、成本低、高質量、高效率的優點。


圖 鎂合金某輕型導彈艙體


圖 電弧增材原理示意圖


我們對ZM5鎂合金電弧增材樣塊內部進行著色探傷檢測,結果表明鎂合金沉積體內部無氣孔、裂紋、未熔合等缺陷。


圖 ZM5鎂合金電弧增材樣塊內部著色探傷檢測


金相觀察結果:顯微組織為離異共晶組織,主要由固溶體α-Mg與晶間離異的共晶β-Mg17Al12相組成,呈不規則分布,主要在晶界附近。在電弧增材特殊的熱輸入影響下,析出的β-Mg17Al12相尺寸、分布與鑄態金屬不同,會有更加細小的α固溶體,同時晶界附近存在細小均勻分布的連續析出β相,產生彌散強化效果,從而提高力學性能。


圖 ZM5鎂合金電弧增材樣塊金相觀察


力學拉伸試驗結果:樣塊沉積態的抗拉強度、塑性延伸強度、伸長率均高于《GB/T 1177-2018鑄造鎂合金》中ZM5鎂合金鑄件試樣的鑄態(F)力學性能要求。



綜上表明,采用電弧增材制造的ZM5鎂合金結構,無內部缺陷,力學性能優于鑄件,可制備復雜結構,同時效率高成本低,可應用于航空、航天、船舶、核電等大型構件的快速制造。




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