雙金屬交織結構等離子弧增材制造技術研究.pdf

1、材料-結構-功能一體化的初級仿生雙金屬交織結構可以應用于到汽車、船艦、金屬茶杯外殼等，具有非常廣闊的應用前景。本文主要是根據貝殼等生物材料的珍珠母層結構，設計出初級仿生的雙金屬交織結構，采用等離子增材制造技術，對初級仿生的雙金屬交織結構的制備技術進行了研究。
　　仿照貝殼等生物珍珠母層“磚-橋-泥”的微結構，設計出具有多尺度、強抗沖擊等結構特征的金屬初級仿生結構，選取高氮奧氏體鋼作為硬質材料，Cr-Ni奧氏體不銹鋼308L作為軟質

2、材料。根據目前常用的增材制造材料和結構特點選擇絲材作為雙金屬交織結構制備的材料物理形態(tài)，采用等離子弧作為熱源，根據結構設計的特點，制定了三種不同的金屬沉積路徑。
　　1、沿著矩形塊長度方向，即X軸方向。
　　2、沿著長度方向往返。
　　3、層與層之間旋轉90°交織成形，即X/Y軸兩個方向。
　　研究結果表明，根據設計的結構以及尺寸要求，得到了合適的焊接參數:焊接電流為:120A，焊接速度為:20cm/min，送絲

3、速度為:0.8m/min。當道間距為2.5mm時，增材制造構建的表面成形良好，堆敷層較為平整，可以繼續(xù)增加堆敷層。
　　對于高氮鋼和不銹鋼多層多道增材制造，層與層之間沿著Z軸旋轉0°、90°、180°，對沿X軸所取的樣的拉伸強度的影響較小，且均是韌性斷裂;旋轉90°增材制造所得的樣件的沖擊吸收功略小于不旋轉和旋轉180°的增材制造所得的樣件的沖擊吸收功。但旋轉90°之后，能將Y軸方向增加增材制造構件的拉伸強度、沖擊吸收功，故選取沿

4、Z軸旋轉90°作為層與層之間的堆敷路徑。
　　對于高氮鋼與不銹鋼雙金屬交織結構，由于層與層之間、道與道之間存在著兩種金屬或者同種金屬之間的相互過渡的現象，這使得層與層之間，道與道之間的界面結合強度有所增加;并導致雙金屬交織結構在微觀角度也存在鑲嵌交織，對于整體結構設計，此種現象是有利于使設計更接近天然生物結構，在一定程度上增加雙金屬交織結構的強度和韌性。
　　改變雙金屬交織結構樣件的成分比例，依次減少不銹鋼含量，增加高氮鋼，