当磁弧振荡法作用于电弧增材制造制备的Hastelloy C276合金（1）( 二 ) _机械

(a-b)模拟结果与(c-d)实际组分对IN718电子束熔炼过程翘曲的影响进行了比较，结果与(c-d)模拟结果吻合较好。
一般来说，残余应力的研究仅限于简单的几何形状，例如在AM制造的样品和模型中使用薄壁，这是由于在大型结构中使用完全耦合的热-机械模型的高计算成本。模型计算结果与实验测量结果吻合较好。在薄壁结构中，根据测量点的高度和扫描模式，应力也随着最终建造高度的增加而变化，因为纵向应力从拉伸变为压缩，并可能向底部再次转换为拉伸。对于法向(建筑方向) ，由于底板受弯曲变形的约束，残余应力在墙体中心处为压应力，逐渐向边缘处为拉应力，进一步的建模表明，边缘处存在高拉应力是由于底板对薄壁弯曲的约束，而不是由于熔体池尺寸的增大。
WAAM过程中熔池的凝固在很大程度上受温度梯度的控制，晶粒的形核和长大行为对最终的组织和性能有很大的影响。焊接电弧电流及其固有磁场产生电磁洛伦兹力，产生自激搅拌效应，使熔池内流体流动。在以往的研究中，对外磁场在WAAM中的应用进行了探索，结果表明，外加磁场会增强洛伦兹力，并通过磁弧振荡(MAO)增强人工搅拌。在传统的凝固(铸造)过程中，外加交变磁场可以诱导电磁搅拌(EMS)来细化晶粒。此外，在WAAM焊接和传统电弧焊中成功应用了MAO ，从而提高了各种合金的制造质量和晶粒细化，包括不锈钢、Al-、Ni-和ti合金。
例如， Sundaresan和Ram表明，在钨极气体保护焊（GTAW）过程中加入MAO可细化α-β双相Ti合金中的熔合区晶粒，这是由于在凝固过程中由于焊接池中搅拌和流体流动的增加而促进了晶粒形核活动。 Wang等人发现，在使用MAO制造的Inconel 625合金的WAAM中，树枝晶细化，化学偏析减少，这有助于增强其机械性能。 Ram等人报告了在GTAW过程中应用MAO后，铝合金焊缝的晶粒尺寸减小，拉伸延展性增强。这些令人鼓舞的结果表明，在凝固过程中应用MAO是细化焊缝和焊缝熔敷材料晶粒，从而改善其机械性能的一种有希望的方法。
与使用传统制造工艺的材料中常见的等轴组织不同，增材制造合金通常具有枝晶组织，并伴有优先晶粒取向。除晶粒尺寸外，枝晶形貌(枝晶臂间距、枝晶取向等)及相关溶质分布是影响增材致密化程度和机械性能的重要组织因素。之前的研究表明，采用gtaw基WAAM制备的Hastelloy C276合金具有γ-Ni基体的长条状枝晶组织，这是导致机械性能各向异性的主要原因。

通过匹配尺寸和形状，将微凝胶“对接”到模具中。
只需将微结构的大小和形状相匹配，就可以组装出高特异性的微结构。这类似于把钉子装进洞里(或把钥匙装进锁里) 。目前的微加工技术允许制造具有微米级精度和复杂性的结构。因此，具有匹配尺寸和形状的高度特定的微结构可以作为构建块来组装更大的分层结构。例如， Vunjak-Novakovic和同事通过微成型技术将不同形状的微凝胶组装成一个包含匹配孔的更大的模具(如上图) 。细胞植入的微凝胶以理想的几何图案“停靠”到模具中，最终用于研究各种细胞行为。
研究结果还表明，由于凝固过程中的元素偏析，在枝晶间区域形成了脆性的金属间相，这对增材制造的HastelloyC276组分的性能是有害的。除细化晶粒外， MAO的应用还可以减少不良的微观偏析和热裂的可能性，从而提高金属材料的机械性能。尽管有这些公认的优势，但很少有研究在镍基HastelloyC276合金WAAM过程中添加MAO ，并了解其对生产部件的微观偏析、枝晶组织和机械性能发展的影响。为此，本研究旨在了解在gtaw基WAAM过程中应用MAO对HastelloyC276合金的宏观组织、显微组织和机械性能的影响。
2.材料和方法
2．1．材料制造
沉积系统建立在一个已建立的WAAM系统之上，该系统由GTAW焊接系统、保护气体单元、送丝器和衬底移动装置组成。在WAAM系统中加入了本课题组研制的由电磁线圈和振荡控制装置组成的MAO系统。磁场力(F?)即“洛伦兹力” ，是焊接电弧电流(I?)与外部磁场(B?)的向量积，即F?=I?× B? 。外部线圈定义了F?和B?的方向，并决定了振荡模式。

图1 (a)纵向振荡， (b)横向振荡， (c)圆振荡时电磁线圈的位置。图1总结了在焊接系统中加入电磁线圈的三种类型的安排。这些排列导致了三种不同的可能的应用磁场方向:(1) B?平行于旅行方向(x?)应用一个电磁线圈产生的横向振荡弧(图1)(2)B?横向平行(y?)用一个电磁线圈引起的纵向振动弧(图1 B)和(3)B1?∥x?和B2?∥y?用两个电磁线圈诱导电弧的圆周振荡(图1c) 。本研究选择圆弧振荡模式。由于电弧振荡幅度过大，导致电弧不稳定，导致电弧珠粗糙，烧穿，因此选择了振幅较低的5v电压。之前的研究表明， 5 Hz和10 Hz的MAO频率对改善WAAM过程的结构均匀性和减少热积累是有效的。在目前的工作中，设置了更宽的电信号范围，产生5 Hz、10 Hz和20 Hz的MAO频率。

当磁弧振荡法作用于电弧增材制造制备的Hastelloy C276合金（1）( 二 )

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