采用液氮冷却的线激光定向能量沉积技术制备的铝合金基体材料的微观结构与力学性能

《Materials》：Microstructure and Mechanical Properties of Aluminum Alloy Substrate Material Using Wire-Laser Directed Energy Deposition Assisted with Liquid Nitrogen Cooling

　　

摘要

在线激光定向能量沉积过程中，热量积累可能导致薄铝合金基材发生热软化现象。本研究采用了液氮辅助冷却装置，在用5356铝合金丝对6061铝合金基材进行在线激光定向能量沉积时调控基材温度。实验结果表明，对基材进行冷却可以有效减轻其软化程度，将温度降至-100℃时，既能提升基材底部的硬度，又能保持良好的结合质量。文章还从减少热影响、晶粒尺寸变化、再结晶行为以及强化相的保留等方面分析了硬度变化的成因。这项研究为调控在线激光定向能量沉积过程中薄铝合金基材的局部性能奠定了初步基础。由于该基材不会被移除，而是与沉积材料一起成为最终产品的组成部分，因此其性能对产品的整体性能至关重要。此外，这种一体化处理方式还能提高材料利用率，通过省去基材分离步骤来简化生产流程。