超音频脉冲电流叠加对高氮钢GMA增材制造组织性能的影响

作     者：马立 范霁康 张建 从保强 杨东青 彭勇 王克鸿 MA Li;FAN Jikang;ZHANG Jian;CONG Baoqiang;YANG Dongqing;PENG Yong;WANG Kehong

作者机构：南京理工大学受控电弧智能增材技术工业和信息化部重点实验室江苏南京210094 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2025年第46卷第1期

页      面：323-332页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国防科工局XXX工程项目(ZQ2019ZB208XXX) 

主　　题：高氮钢 电弧增材制造 超音频脉冲电流 组织演变 力学性能 

摘      要：针对高氮钢增材过程中氮损失及力学性能降低等问题,采用常规脉冲熔化极气保电弧(Pulsed Gas Metal Arc,P-GMA)及在脉冲电流峰值阶段叠加超音频脉冲电流的P-GMA对高氮钢进行电弧增材制造实验,分别制备不同工艺参数下的单道多层高氮钢直壁体,研究超音频脉冲电流叠加对高氮钢电弧增材制造凝固方式、显微组织演变及力学性能的影响规律。研究结果表明:由于高氮钢在电弧增材过程中存在氮损失现象,不同增材模式下高氮钢金属熔池的凝固模式均由单相奥氏体凝固(A模式)转变为铁素体为先析出相、奥氏体依附铁素体界面析出(FA模式);相比于常规P-GMA,叠加超音频脉冲电流后P-GMA产生的高频超声效应能够提高氮元素的扩散,促进奥氏体相变,限制铁素体枝晶生长;经过对比分析,超音频脉冲电流对铁素体树枝晶Y轴方向的影响大于Z轴方向,对Y轴方向力学性能的影响也大于Z轴方向,当频率为60 kHz时Y轴方向抗拉强度提高了9.9%,屈服强度提高了15.9%。