摘要
电弧增材制造技术具有高效率、低成本、高柔性等优点，在大型复杂金属零件加工制造中具有明显优势，在航空航天领域中应用广泛。由于电弧增材工艺是层层沉积，在沉积层中容易形成粗大的枝晶，从而影响电弧增材构件的力学性能和各向异性，制约了其在工业上的应用。针对这一问题，本论文以2219铝合金为研究对象，结合轧制工艺细化晶粒的优点，将轧制工艺引入传统热处理中，研究了一种新型的电弧增材-形变热处理工艺优化工艺，该技术可以细化电弧增材的微观组织，提升其力学性能，主要研究工作如下： （1）通过正交试验对不同参数下电弧增材宏观形貌的尺寸规律进行了系统研究与规律总结。总结出各工艺参数对沉积层形貌的影响程度图，其中焊接速度对第一层层高H1、焊滴间距d、第二层层宽W2影响程度最大；送丝速度对沉积层第二层层高H2、沉积层第一层层宽W1、第一层宽高比W1/H1、W2/H2影响程度最大，为单层多道、多层单道、多层多道等堆焊积累了实验数据。对不同参数下试样的力学性能进行了研究与总结。归纳出各工艺参数对沉积层形貌的影响程度图，其中焊接速度、送丝速度、保护气流量对增材试样最大应力的影响程度依次减小，为后续的热处理强化提供对照与依据。通过对机器人电弧增材系统和切片软件的调试与使用，完成了异形零件的电弧增材制造。在焊接速度0.6m/min、送丝速度6m/min，保护气流量20L/min的条件下，电弧增材过程沉积层形貌轨迹清晰，电弧增材制造成形的异形零件的沉积层层宽与STL文件的形貌保持了良好的一致性，说明了机器人与电弧增材系统相结合可以实现异形零件的生产制造。 （2）研究了传统热处理后电弧增材制造成形件的微观组织与力学性能变化规律。传统热处理后合金中的柱状枝晶有向等轴晶转变的趋势，CuAl2相的含量有所减少。传统热处理后试样基体的主峰择优取向由（200）变为（111）。传统热处理后（AD-T6）构件在显微硬度、屈服强度、拉伸强度、延伸率增幅分别提升了28%、143%、60%、22%，达到标准锻件-T6水平。 （3）研究了不同轧制量热处理前后电弧增材制造成形件的微观组织与力学性能变化规律。等轴晶的平均晶粒尺寸随轧制量的增大而减小。拉伸强度随轧制变形量的增大而减小。轧制变形量使传统热处理基体Al的织构的主峰方向由（111）变为（220），主峰衍射角由38.66°变为65.22°，晶胞间距由2.33×10-10m变为1.43×10-10m。随着轧制变形量的增大，CuAl2的晶胞尺寸由1.92×10-10m压缩到1.91×10-10m。
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