金属电弧增材制造（Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM）技术是指采用电弧作为热源,将金属丝材熔化,并在程序的控制下逐层沉积成形,制造出接近产品形状和尺寸要求的三维金属坯件。与以激光和电子束为热源的金属增材制造技术相比,WAAM具有丝材利用率高、沉积速度快、制造成本低,易于实现大尺寸零件的制造等优点。然而,WAAM技术本质是连续堆焊过程,因此焊接所遇到的问题在WAAM过程中同样存在。铝合金的焊接性较差决定了利用WAAM方法成形铝合金时在成形质量、内部缺陷以及微观组织的控制方面充满了挑战。2219铝合金属于Al-Cu-Mn系铝合金,具有高强度、较好的耐热性能和加工性能等优点,在航空、航天领域具有广泛应用。本研究采用双椭球热源对十层单道直壁墙电弧增材过程的温度场进行数值模拟,并系统研究了不同焊接速度对WAAM 2219铝合金直壁墙微观组织及力学性能的影响。此外,为了细化组织,消除气孔等缺陷,在电弧增材过程中施加层间搅拌摩擦加工（FSP）改性,研究了 WAAM+层间FSP改性工艺制备的直壁墙成形后和T6处理后的微观组织和拉伸性能。利用WAAM方法在焊接速度400-700mm/min范围内分别成形单道10层直壁墙（长270mm×宽5.5-8mm×高23-31.5mm）,并对WAAM过程的温度场进行数值模拟。将600mm/min焊速条件下的实验结果与模拟结果进行对比,结果表明:实测热循环曲线和熔化区特征观察结果与模拟结果符合良好;熔池最高温度（Tmax）随沉积金属的层数（n）增加而升高,当n≥5时,熔池温度增幅减缓;第n层沉积金属在第n+1层金属的沉积过程中,发生明显重熔,重熔深度约为层高的82%。焊接速度由400mm/min增加到700mm/min,熔深及重熔区深度逐渐减小,沉积第10层时熔深由5.02mm减小至4.01mm,重熔区深度由2.12mm减小至1.81mm。采用400-700mm/min的焊接速度进行WAAM 2219铝合金直壁墙的制备（长270mm×宽5.5-8mm×高70mm）,系统研究了焊接速度对直壁墙成形质量、微观组织及力学性能的影响。结果表明,随着焊接速度由400mm/min增加到700mm/min,成形直壁墙平均层高和总壁宽减小,有效宽度系数增加,气孔率逐渐降低,层内和层间的微观组织明显细化。随焊速增加,WAAM直壁墙的抗拉强度变化不大,屈服强度和断裂延伸率分别表现出升高和下降的趋势。当焊速为600mm/min时,抗拉强度与屈服强度最高,焊接方向（X方向）的抗拉强度、屈服强度和断裂延伸率分别为250MPa、98MPa和17.7%,增材方向（Z方向）的抗拉强度、屈服强度和断裂延伸率分别为248MPa、95MPa和15.4%。对700mm/min焊速条件下成形的直壁墙进行T6处理（530℃×50min+175℃×12h）,焊接方向（X方向）的抗拉强度和屈服强度平均值分别为415MPa和298MPa,增材方向（Z方向）的抗拉强度和屈服强度平均值分别为346MPa和194MPa,但是焊接方向（X方向）的延伸率由T6处理前的16.5%降低至13.5%,增材方向（Z方向）的延伸率由T6处理前的13.7%降低至3.8%。所有焊速条件下成形直壁墙的增材方向（Z方向）拉伸性能明显低于焊接方向（X方向）的拉伸性能,层间共晶相形貌特征及气孔分布特征是影响直壁墙增材方向（Z方向）力学性能的关键因素。利用WAAM+层间FSP改性工艺制备了 2219铝合金直壁墙（长330mm×宽12mm×高45mm）,即每沉积成形n层（本研究中n=3）金属后施加一道次FSP改性,直至达到预设高度,其中WAAM过程中采用电弧摆动及强制水冷工艺。由于施加了 FSP改性,原始沉积层金属中气孔被消除,枝晶组织转变为等轴细晶组织,平均晶粒尺寸为5.2μm,共晶相被破碎和细化。焊接方向（X方向）的抗拉强度、屈服强度和断裂延伸率平均值分别为279MPa、108MPa和23.7%,增材方向（Z方向）的抗拉强度、屈服强度和断裂延伸率平均值分别为277MPa和104MPa和16.4%。“WAAM+层间FSP改性”直壁墙T6热处理（530℃50min+175℃×12h）后沿焊接方向（X方向）的抗拉强度、屈服强度和断裂延伸率分别为426MPa、299MPa和12.0%,沿增材方向（Z方向）的抗拉强度、屈服强度和断裂延伸率分别为382MPa、268MPa和7.5%;与WAAM工艺成形的直壁墙T6处理后的拉伸性能相比,沿焊接方向（X方向）的拉伸性能变化不大,增材方向（Z方向）的抗拉强度提高10%,屈服强度提高38%,延伸率提高97%。