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基于冷金属过渡技术的增材制造(CMT-AM)是一种以焊丝为熔覆材料、以CMT焊机在基板或者前熔覆层与焊丝之间产生的电弧为热源的累加式快速成型结构件的增材方法,其具有周期短、效率高等优点。本课题仿生天然贝壳珍珠层结构,设计出软硬双金属多层交织结构,分别以ER316L与高氮钢(HNS)两种材料为研究对象,研究增材工艺对于宏观尺寸、微观组织以及力学性能的影响,并分析其原因。再通过对比异种材料增材制造多层交织材料时不同增材路径的性能差异,对CMT增材制造多层交织材料构件的工艺进行研究。首先进行ER316L材料的CMT增材制造(ER316L-CMT-AM)的工艺试验研究。分别研究熔覆热输入与层间冷却温度对增材制造直壁体宏观尺寸、微观结构、力学性能等方面的影响规律。确定在CMT-AM中ER316L的凝固模型为铁素体-奥氏体模型。分析直壁试样在增材过程中熔覆层底端、中部、顶部组织的晶粒生长方向。研究发现,直壁体的晶粒尺寸与熔覆速度成负相关,与热输入量正相关,并确定最佳的层间冷却温度。其次,对HNS材料的增材制造(HNS-CMT-AM)进行工艺研究。研究熔覆热输入对于HNS增材成型中所含氮元素的影响,进而确定其在不同氮元素含量下的凝固模型,并确定其组织结构。研究在不同氮元素含量下的直壁体硬度及拉伸性能,并利用扫描电镜观察拉伸断口韧窝以分析拉伸断裂方式。然后,对CMT-AM双金属多层交织构件进行工艺参数及交织路径的研究。确定相邻熔覆道的最佳重叠间距,研究异材界面的组织构成及生长方向。在增材制造双金属多层交织构件中,HNS的硬度分布在310HV-320HV附近,ER316L的硬度分布在200HV附近。在ER316L与HNS界面结合处,硬度分布在280HV-290HV附近。HNS与ER316L组成的双金属多层交织结构的拉伸性能是低于HNS的拉伸强度而高于ER316L的。其抗冲击性能相比于两种材料,也有了极大的提升。最后依据贝壳珍珠层的结构特征,采用软硬材料交织、层间角度交错的形式,建立交织结构的三维立体模型,设计软硬材料成分比例。采用双面增材制造方法,完成30°层间交错增材制造多层交织构件,整体熔覆效率达到0.1097kg。