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Numerical simulation of the transient multiphase field during plasma deposition manufacturing composite materials

science china(Physics,Mechanics & Astronomy) 2009年第4期52卷 508-517页

作者： kong fanrong1,2,zhang haiou1 & wang guilan3 1 state key laboratory of digital manufacturing equipment and technology,huazhong university of science and technology,wuhan 430074,china 2 Research Center for Advanced manufacturing,Southern Methodist university,3101 Dyer Street,Dallas,Texas 75205,USA 3 College of Material science and Engineering,huazhong university of science and technology,wuhan 430074,china 1. state key laboratory of digital manufacturing equipment and technology Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China 2. Research Center for Advanced manufacturing Southern Methodist University 3101 Dyer Street Dallas Texas 75205 USA 3. College of Material science and Engineering Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China

A solid/liquid/gas unified model has been developed to investigate the gradient composition formation during the plasma deposition manufacturing(PDM) composite materials process. In this model,an enthalpy porosity model was applied to deal with the melting and solidification of the deposited layer,and a level-set approach was introduced to track the evolution of the free surface of the molten pool and the deposited layer. Moreover,complicated physical phenomena occurring at the liquid/gas interface,including forced convection heat loss,heat emission and plasma heat source,have been incorporated into the governing equations by source terms. In this study,the numerical experiment of nickel base alloy powder deposited on the medium steel substrate by PDM technique was implemented based on the staggered grid and SIMPLEC algorithm. Concentration gradient distribution of the solute material at the composite material interface,fluid flow and temperature distribution in the molten pool and the deposited layer have been investigated in detail.

关键词： plasma deposition manufacturing composite material solid/liquid/gas unified model level-set approach

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Additive manufacturing of Ti-6Al-4V alloy by hybrid plasma-arc deposition and microrolling:Grain morphology,microstructure,and tensile properties

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science china(Technological sciences) 2022年第4期65卷 849-857页

作者： CHENG Kui zhang MingBo SONG Hao LIU Xinwang FAN ZiTian wang guilan zhang haiou state key laboratory of Materials Processing and Die&Mould technology School of Materials Science and EngineeringHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China state key laboratory of digital manufacturing equipment and technology Huazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China

To address the problems of coarse columnar grains,inhomogeneous microstructure,and anisotropic mechanical properties of Ti-6Al-4V manufactured by wire and arc additive manufacturing(WAAM)and hybrid additive manufacturing with plasma-arc deposition,synchronous microrolling(HDMR)was examined in this *** leads to significant grain refinement and isotropy *** additive manufacturing alloys show typical columnar grains,while the microrolled ones show a transition from columnar to equiaxed grains with the fraction depending on the microrolling *** microrolling-induced formation of equiaxed grains is caused by both dendrite fragmentation and priorβrecrystallization in the subsequent ***,the rolling force required for good grain refinement in HDMR is much lower than that in WAAM with subsequent cold *** characteristics are present near the grain boundaries due to the recrystallizedαlamellae *** width of the basketweaveαlamellae decreases with the increasing microrolling *** yield strength and ultimate tensile strength of HDMR samples increase with a decrease in elongation *** study shows that HDMR can effectively refine grains and improve the tensile properties of titanium alloys,providing a broad prospect for the rapid formation of large titanium alloy parts.

关键词： titanium alloy additive manufacturing grain refinement microstructure tensile property

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电弧增材成形轨迹曲率对熔积层形貌的影响

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新技术新工艺 2018年第8期 46-49页

作者：王华峰来五星张海鸥王桂兰华中科技大学材料成形与模具技术国家重点试验室湖北武汉430074 华中科技大学数字制造技术与装备国家重点试验室湖北武汉430074

在高效低成本电弧增材熔积成形过程中,熔积成形轨迹对熔积层形貌有重要影响。为了掌握成形轨迹对熔积层形貌的影响机理,借助于机器人MIG焊技术,以ER316L不锈钢为成形材料,研究了成形轨迹不同曲率半径对圆弧焊道焊宽及余高的影响。结果表... 详细信息

在高效低成本电弧增材熔积成形过程中,熔积成形轨迹对熔积层形貌有重要影响。为了掌握成形轨迹对熔积层形貌的影响机理,借助于机器人MIG焊技术,以ER316L不锈钢为成形材料,研究了成形轨迹不同曲率半径对圆弧焊道焊宽及余高的影响。结果表明,电弧增材成形圆弧轨迹对电弧形态及熔滴过渡的影响主要来源于磁偏吹效应;在成形速度不变的情况下,随着轨迹曲率的增加,焊宽逐渐变宽,余高整体升高。

关键词：电弧增材制造成形轨迹曲率磁偏吹熔积层焊宽余高

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飞机起落架外筒激光熔覆修复工艺及性能研究

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应用激光 2022年第7期42卷 34-42页

作者：张全文王桂兰赵旭山范谋堂张海鸥华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学航空航天学院湖北武汉430074 凌云科技集团有限责任公司湖北武汉430040 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室湖北武汉430074

飞机起落架外筒往往承受着复杂交变的压力而易发生不同程度的失效,探究其现场快速修复过程具有重要的意义。采用15-5PH合金粉末对飞机起落架外筒损伤区域内表面、外表面以及孔结构进行激光熔覆修复工艺研究,并对修复后的熔覆层进行力学... 详细信息

飞机起落架外筒往往承受着复杂交变的压力而易发生不同程度的失效,探究其现场快速修复过程具有重要的意义。采用15-5PH合金粉末对飞机起落架外筒损伤区域内表面、外表面以及孔结构进行激光熔覆修复工艺研究,并对修复后的熔覆层进行力学性能测试。结果表明,当激光功率P=1 400 W、扫描速率V_(s)=0.36 m/min、送粉速率V_(f)=15 g/min,搭接率f为40%时,能获得理想的熔覆层。熔覆层组织致密,成分均匀,无明显的宏观偏析,且与基体界面处冶金结合良好。通过显像剂对起落架外筒损伤修复区域进行探伤检测,未见明显的修复缺陷,且修复区域熔覆层抗拉强度、屈服强度、延伸率以及冲击韧性均超过基体性能的90%,满足修复应用要求。

关键词：起落架外筒激光熔覆修复工艺力学性能

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