WAAM结构应用中哪些铝合金最常用？

主要合金：优异的可焊性与耐腐蚀性

在用于结构应用的丝弧增材制造（WAAM）中最常部署的铝合金，主要因其卓越的可焊性、强度重量比以及抗凝固裂纹能力而被选中。5xxx系列（Al-Mg）合金，特别是ER5183和ER5087，是基础选择。它们的镁（Mg）含量提供了固溶强化，而不会形成在WAAM快速热循环中容易开裂的脆性相。这些合金提供了优异的焊态强度、出色的耐腐蚀性——尤其是在海洋环境中——并广泛用于海洋和交通运输等行业的大型结构部件。

多功能、可热处理合金以获得更高强度

对于需要更高比强度的应用，6xxx系列（Al-Mg-Si）合金很普遍。ER4043 (AlSi5)和ER4943是常用的填充焊丝。硅（Si）含量提高了流动性，减少了热裂纹，并提供了良好的焊道轮廓。虽然它们的沉积态强度低于5xxx合金，但它们对WAAM后的热处理（固溶处理和人工时效）反应良好，能够实现显著的强度恢复和增强。这使得它们适用于航空航天和航空领域的结构框架和部件，在这些领域，后处理热处理是标准流程。

高强度航空航天级合金

受航空航天领域需求的推动，通过WAAM加工高强度2xxx系列（Al-Cu）和7xxx系列（Al-Zn）合金的研发备受关注。像2024 (Al-Cu-Mg)和7075 (Al-Zn-Mg-Cu)这样的合金因其卓越的强度而备受青睐。然而，它们的WAAM加工具有挑战性，因为极易发生凝固裂纹和显著的气孔。成功的沉积通常需要精确控制保护气氛、含有晶粒细化剂（如Ti、Zr）的特殊焊丝化学成分，以及集成的层间冷却。成功的构建体通常必须经过严格的后沉积热处理和热等静压（HIP），才能为关键结构应用获得最佳的机械性能和密度。

合金选择与后处理考量

为结构WAAM选择铝合金，需要在可焊性、所需机械性能以及后处理可行性之间取得平衡。对于不可热处理的5xxx系列合金，性能主要在沉积过程中设定，这使得工艺控制至关重要。对于可热处理的2xxx、6xxx和7xxx系列，WAAM工艺必须生产出能够可靠响应后续热循环的、无裂纹的优质预制件。无论何种合金，大多数WAAM生产的铝结构都需要最终的CNC加工以实现尺寸精度和表面光洁度，因为该工艺生产的是近净形零件。WAAM与传统铝3D打印和减材技术的融合，使得制造优化的轻质结构部件成为可能。