何晶靖1,李彤2,曹梦宇1,赵阳3,王晓明4,关雪飞3
摘要: 电弧增材制造作为一种高效低成本的金属构件再制造技术,已在航空航天、交通运输等领域得到广泛关注。有别于传统的焊接工艺,电弧增材再制造的热影响区因多层多道堆积过程中的反复热循环与热累积效应,表现出更复杂的组织结构。以电弧增材再制造低碳钢构件的热影响区为研究对象,通过原位疲劳试验研究增材再制造不同取样位置试件的疲劳裂纹扩展规律,并讨论了微观组织对疲劳裂纹扩展行为的影响。试验设计了热影响区试件、电弧增材试件和包含了热影响区、电弧增材区以及母材区的混合试件,进一步,搭建了原位疲劳与声发射同步监测平台,获取各试件裂纹扩展过程中的微观组织与裂纹所释放的声发射信号。结果表明,混合区试件中裂纹扩展路径偏转显著,裂纹扩展速率整体低于热影响区试件和电弧增材试件,展现出更优的抗疲劳性能。微观组织分析发现,混合区试件具有高比例的高角度晶界及针状铁素体团簇,对滑移带的连续传播和塑性区的发展形成阻碍作用,裂纹路径呈现锯齿形扩展。通过原位测量声发射信号,提出了基于边带计数的非线性参数用于描述裂纹扩展过程中遇到不同晶界角发生偏转所释放的能量,该方法为基于声发射信号的原位材料表征提供了全新思路。
中图分类号: