超声辅助增材Al-Cu合金

强度提升38%

通过超声振动调控沉积过程中的多区域微观组织，同时实现晶粒细化、Cu均匀化和θ-Al2Cu相破碎，在保持良好塑性的同时提升强度。

占小红 · Lyu, Feiyue · 王磊磊 · 王剑锋 · Du, Yang · Gao, Zhuanni · Longxiang, Sun

Journal of Materials Processing Technology 2024

参数信息

平均晶粒尺寸减小（熔池中心）

16 %

平均晶粒尺寸减小（熔池边界）

40 %

平均强度提升

38.1 %

平均延伸率提升

17.5 %

显微硬度（内层区）

72.3 HV

显微硬度（层间区）

60 HV

沉淀强化贡献强度增量

91.6 MPa

技术优势

晶粒更细

超声振动使熔池中心和边界的平均晶粒尺寸分别减小16%和40%，有利于强度提升。

元素更均匀

增强的熔体流动使Cu分布均匀化，并破碎θ-Al2Cu相，减少偏析。

强度塑性齐升

超声处理后平均强度和延伸率分别提高38.1%和17.5%，突破强度-塑性权衡。

应用场景

• 金属增材制造：在DED-Arc工艺中引入超声振动，直接提升沉积件性能。
• 铝合金结构件：针对2319 Al-Cu合金，实现晶粒细化与性能提升。
• 航空航天结构：改善组织均匀性和强度，满足航空航天结构件要求。
• 高性能金属基复合材料：通过超声作用细化增强相分布，为高性能铝基复合材料提供基础。