侧向搅拌摩擦增材制造工艺优化与力学性能特征分析

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作者 朱海 刘琪 +1 位作者 袭著鑫 郭春成 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期68-75,共8页

为研究侧向搅拌摩擦增材制造工艺参数对增材区材料力学性能的影响,建立了响应面模型,对模型进行了回归分析,基于响应面法对工艺参数进行了优化,并通过方差分析验证了模型的可靠性。结果表明,在增材参数为旋转速度为982.81r·min^(-... 为研究侧向搅拌摩擦增材制造工艺参数对增材区材料力学性能的影响,建立了响应面模型,对模型进行了回归分析,基于响应面法对工艺参数进行了优化,并通过方差分析验证了模型的可靠性。结果表明,在增材参数为旋转速度为982.81r·min^(-1),增材速度为36.147mm·min^(-1),下压量为2.428mm时增材区的最大抗拉强度为252.72MPa,断后伸长率为11.82%。根据工艺过程对最优工艺参数进行修正,随后进行5层侧向搅拌摩擦增材制造试验,并进行力学性能特征分析。结果表明,修正后最优工艺参数下增材区拉伸性能与母材性能相当,拉伸试件断裂方式为韧性断裂;后一层增材区硬度高于前一层增材区。 展开更多

关键词 侧向搅拌摩擦增材制造 响应面 工艺优化 力学性能

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铝合金侧向搅拌摩擦增材制造工艺参数对增材区成形的影响 被引量：2

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作者 孙朝伟 朱海 +2 位作者 赵华夏 张剑 袭著鑫 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期122-127,共6页

在2024铝合金基板上进行了6156铝合金侧向搅拌摩擦增材制造试验,研究了增材工具行进速度与旋转速度对增材区成形的影响。研究表明,增材工具的行进速度与旋转速度会通过改变塑性流动金属所受的挤压摩擦作用及整体热输入的大小影响增材制... 在2024铝合金基板上进行了6156铝合金侧向搅拌摩擦增材制造试验,研究了增材工具行进速度与旋转速度对增材区成形的影响。研究表明,增材工具的行进速度与旋转速度会通过改变塑性流动金属所受的挤压摩擦作用及整体热输入的大小影响增材制造中塑性金属的流动趋势以及增材条料间的结合程度;随着增材工具行进速度的降低与旋转速度的增加,增材区的金属流动更加充分,表面及内部成形变好,增材区整体长度增加;增材区内部的成形质量由增材过程中增材条料金属的塑性流动方式决定,当塑性金属流动不充分或塑性金属量不足时,会在增材区内部形成未结合的冶金缺陷,并使硬度分布不均匀性增大。 展开更多

关键词 铝合金 增材制造 侧向搅拌摩擦 增材区

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铝/钢过渡接头搅拌摩擦增材制造成形与性能

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作者 王劲棋 李峻臣 +3 位作者 赵耀邦 谢聿铭 孟祥晨 黄永宪 《焊接学报》 北大核心 2025年第2期18-24,共7页

为了解决铝/钢异种金属连接强度不高,连接方法使用范围受限的问题,提出连续送丝搅拌摩擦增材制备铝/钢过渡接头的方法.以5B06铝合金丝材为增材原料,3 mm厚的316L不锈钢板为基板,采用激光刻蚀辅助的手段,在单层厚度1.0 mm,沉积效率3.0 k... 为了解决铝/钢异种金属连接强度不高,连接方法使用范围受限的问题,提出连续送丝搅拌摩擦增材制备铝/钢过渡接头的方法.以5B06铝合金丝材为增材原料,3 mm厚的316L不锈钢板为基板,采用激光刻蚀辅助的手段,在单层厚度1.0 mm,沉积效率3.0 kg/h的参数下制备了成形与性能良好的铝/钢过渡接头.结果表明,获得的增材层表面成形良好,丝材在热—机耦合作用下热塑化,并填充激光刻蚀槽.铝/钢过渡界面未观察到缺陷,并在界面处发现厚度约为1.8μm的金属间化合物层,实现了机械—冶金复合连接.界面的抗剪强度达到110.0 MPa±4.7 MPa,相对于未表面处理的接头强度提升了18%.钢侧断口均匀黏附铝合金,并观测到Fe_(2)Al_(5)和Fe_(4)Al_(13)金属间化合物.接头为韧—脆混合型断裂模式,说明铝/钢过渡界面在机械互锁和冶金连接共同作用下实现了可靠连接.该研究为铝/钢过渡接头的制备提供了新的解决思路. 展开更多

关键词 铝/钢过渡接头 搅拌摩擦增材制造 连续送丝 微观组织 力学性能

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层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场影响研究

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作者 刘莉 徐望辉 +3 位作者 刘锐哲 徐虎 黄永宪 董春林 《精密成形工程》 北大核心 2025年第6期177-186,共10页

目的针对电弧增材制造铝合金缺陷多、晶粒粗大、力学性能低的难题,采用电弧-搅拌摩擦加工复合增材制造的新工艺,研究层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场的影响。方法通过建立铝合金电弧(Wire and Arc Additive Manufac... 目的针对电弧增材制造铝合金缺陷多、晶粒粗大、力学性能低的难题,采用电弧-搅拌摩擦加工复合增材制造的新工艺,研究层间搅拌摩擦加工对电弧增材制造铝合金温度场与应力场的影响。方法通过建立铝合金电弧(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)-搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,FSP)复合增材的热力耦合模型,对单独电弧增材制造和WAAM-FSP复合增材过程中的温度场和应力场进行对比,分析层间FSP对电弧增材制造铝合金温度场和应力场的影响。结果在WAAM过程中,2319铝合金最高温度达到1575℃;在堆积下一道次时,前一道增材层峰值温度超过2319铝合金的液相线,使增材层发生部分重熔。层间FSP使增材试样峰值温度由1575℃升高至1619℃,在第一层增材时,层间FSP使工件的温度升高至约395℃。后续电弧增材及层间FSP对已增材层产生的温升影响随层数的增加而降低。此外,引入层间FSP后,增材构件起弧端、基板与堆积层交界处的应力集中面积减小,使熔敷层内峰值应力值降低约20 MPa。结论层间搅拌摩擦加工可降低增材工件的冷却速度以及温度梯度,同时层间FSP过程中产生的热力耦合作用使增材构件中的应力分布更均匀,解决了增材件中应力集中的问题。 展开更多

关键词 铝合金 电弧-搅拌摩擦加工复合增材 数值模拟 温度场 应力场

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固态搅拌摩擦增材制造铝锂合金的微观组织演变与力学性能

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作者 王波 陈少龙 +4 位作者 管月辉 杨益 郭彦兵 申志康 李文亚 《中国表面工程》 北大核心 2025年第3期109-120,共12页

基于熔融的增材制造技术会造成高强铝合金等材料的元素烧损,并易形成多种缺陷和结构变形。搅拌摩擦增材制造技术具有低温和大塑性变形的特性,在铝合金、镁合金等轻质材料的增材制造上具有突出优势。采用摩擦搅拌增材制造技术制备单道多... 基于熔融的增材制造技术会造成高强铝合金等材料的元素烧损,并易形成多种缺陷和结构变形。搅拌摩擦增材制造技术具有低温和大塑性变形的特性,在铝合金、镁合金等轻质材料的增材制造上具有突出优势。采用摩擦搅拌增材制造技术制备单道多层铝锂合金样品,采用光学显微镜和扫描电镜对增材样品不同区域进行表征,并使用显微硬度计和万能试验机对增材样品不同区域和方向上的力学性能进行分析。结果表明:单道多层搅拌摩擦增材样品的有效增材区域无任何可视缺陷,搅拌区材料发生了连续动态再结晶,在其厚度方向上,晶粒尺寸由最上层至最底层呈逐渐减小趋势,分别为3.1、2.9、2.2和2.1μm,最上层区域再结晶程度较低,而中层和最底层区域较高。增材样品横截面上的显微硬度呈“W”形或“V”形分布,搅拌区的抗拉强度可达到341 MPa,断裂延伸率为5.7%。沿增材样品横向和纵向拉伸的断裂方式分别为准解理断裂和韧性断裂。搅拌摩擦增材制造技术可有效避免多种缺陷的形成,且有利于获得细小致密的组织,可为铝合金、镁合金等轻质高性能材料的搅拌摩擦增材制造研究提供理论基础。 展开更多

关键词 搅拌摩擦增材制造 铝合金 组织演变 力学性能

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搅拌摩擦沉积增材制造技术与装备研究进展

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作者 王诺 郭维诚 +1 位作者 杨天豪 吴重军 《宇航材料工艺》 北大核心 2025年第2期1-13,共13页

从搅拌摩擦沉积增材(AFSD)成形机制的角度,总结了增材过程中材料温度演变、塑性流动和微观组织变化的研究成果,深入探讨了增材道次和工艺参数对AFSD增材件力学性能的影响,并对国内外AFSD增材工具及装备的研制进展进行了详细介绍,为AFSD... 从搅拌摩擦沉积增材(AFSD)成形机制的角度,总结了增材过程中材料温度演变、塑性流动和微观组织变化的研究成果,深入探讨了增材道次和工艺参数对AFSD增材件力学性能的影响,并对国内外AFSD增材工具及装备的研制进展进行了详细介绍,为AFSD的应用前景与发展方向提供了新思路。 展开更多

关键词 搅拌摩擦沉积增材 热变形 塑性流动 微观组织特性 力学性能

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层间距对棒材送进式搅拌摩擦沉积增材2219铝合金组织及力学性能影响

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作者 江小辉 戴园城 +1 位作者 郭维诚 杨天豪 《焊接学报》 北大核心 2025年第2期102-111,共10页

为了提高航天高强韧2219-T8铝合金的固相增材制造性能,采用搅拌摩擦沉积工艺分别制备了层间距为1 mm,1.5 mm和2 mm的单道多层沉积件,分析了层间距对沉积件微观组织和力学性能的影响.结果表明,层间距从2 mm减小到1 mm时,沉积件的致密无... 为了提高航天高强韧2219-T8铝合金的固相增材制造性能,采用搅拌摩擦沉积工艺分别制备了层间距为1 mm,1.5 mm和2 mm的单道多层沉积件,分析了层间距对沉积件微观组织和力学性能的影响.结果表明,层间距从2 mm减小到1 mm时,沉积件的致密无缺陷区域从24.5 mm扩大到33 mm,材料结合更加充分;同时沉积件的晶粒明显细化,平均晶粒尺寸从3.69μm减小到2.27μm;沉积件的硬度没有明显变化,整体上硬度梯度增大,但均质性更好;沉积件构建方向的抗拉强度和断后伸长率分别提高了26 MPa和3%,而纵向的力学性能变化不大.当层间距为1 mm时,沉积件表现出最优的材料性能,屈服强度达122 MPa,抗拉强度达207 MPa,断后伸长率达7%,平均硬度达75.6 HV. 展开更多

关键词 层间距 增材制造 搅拌摩擦沉积 铝合金 组织和力学性能

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固相搅拌摩擦沉积增材制造技术研究进展 被引量：5

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作者 沈一洲 周泽星 +3 位作者 吕万程 郭训忠 陈晓荻 王笑 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-16,共16页

搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition,AFSD)是一种先进的固相增材制造(Additive manufacturing, AM)技术。与传统基于熔融的增材制造技术相比,它具有增材结构致密、材料低变形和过程高效节能等优势,在航空装备制造、交... 搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition,AFSD)是一种先进的固相增材制造(Additive manufacturing, AM)技术。与传统基于熔融的增材制造技术相比,它具有增材结构致密、材料低变形和过程高效节能等优势,在航空装备制造、交通运输、机械制造等领域拥有广阔的应用前景。本文综述了AFSD技术的原理、优势、组织演变特点和应用情况。重点介绍了AFSD过程中“工艺条件-微观组织-力学性能”相关性的研究现状,沉积材料力学性能受材料流动状态、界面连接机制、微观组织演变情况的综合影响。列举了AFSD技术在大型构件整体制造、高性能涂层、表面缺陷修复等领域的应用。最后,对AFSD技术进行了展望,指出该技术在工艺与组织变化耦合、原位变形条件模拟、工具头设计和新材料增材等方面需进一步研究和突破。 展开更多

关键词 增材制造 搅拌摩擦 材料流动 界面连接 微观组织

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搅拌摩擦沉积固态增材AA6061铝合金不同沉积层腐蚀行为研究

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作者 娄云天 余志豪 +3 位作者 常卫卫 钱鸿昌 郭达伟 张达威 《表面技术》 北大核心 2025年第8期84-95,共12页

目的研究增材摩擦搅拌沉积(Additive Friction Stir Deposition,AFSD)工艺及T6热处理对AA6061铝合金多层沉积样件不同层位金属间化合物分布及其耐蚀性能的影响。方法采用AFSD工艺制备AA6061铝合金沉积试样,并对其进行T6热处理。分别从... 目的研究增材摩擦搅拌沉积(Additive Friction Stir Deposition,AFSD)工艺及T6热处理对AA6061铝合金多层沉积样件不同层位金属间化合物分布及其耐蚀性能的影响。方法采用AFSD工艺制备AA6061铝合金沉积试样,并对其进行T6热处理。分别从上、中、下层取样,结合扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、和ImageJ图像处理,研究各层析出相的种类与分布特征。通过电化学阻抗谱(EIS)分析腐蚀行为,并辅以XRD与CLSM等手段表征腐蚀产物和腐蚀坑形貌。结果固态增材试样和热处理后的试样内部主要包含Mg2Si和AlFeSi两种金属间化合物。与母材棒相比,AA6061铝合金增材试样内部金属间化合物尺寸明显细化,分布更加均匀且数量显著增加。热处理后金属间化合物的数量相比热处理前有所减少,但仍多于母材棒中的数量。由于靠下的沉积层中所受热循环次数较多,析出的金属间化合物数量明显多于上层。电化学测试结果表明,热处理前后试样的电化学阻抗结果呈现出上层>中层>下层的规律性分布。热处理导致部分金属间化合物重新融入固溶体相,热处理试样的耐蚀性明显好于热处理前的增材试样。腐蚀形貌分析也表明,下层沉积层经过浸泡实验后点腐蚀最为严重。结论AFSD试样中Mg2Si和AlFeSi析出相从上层到下层分布不均,且下层耐蚀性最差。T6热处理可减少析出相,提升耐蚀性。在实际应用中,应根据工况合理评估耐蚀性差异,优先使用T6热处理后的上层沉积区,还可结合表面防护涂层增强耐蚀能力。研究突破了以往单一性能研究的局限,创新性地从金属间化合物分布、电化学阻抗和腐蚀形貌等多个维度系统地研究了热处理前后增材试样的性能变化,以上研究结果为进一步理解AFSD固态增材铝合金腐蚀行为、开展相关的耐蚀性调控提供了数据支撑。 展开更多

关键词 搅拌摩擦沉积固态增材 铝合金 金属间化合物 腐蚀行为

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基于摩擦搅拌的金属增材制造实验装置研制

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作者 赵磊 翁贤富 +3 位作者 王玉柱 吴森达 祖莉 吴志林 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第11期73-77,共5页

为了研究工艺参数对增材摩擦搅拌沉积工艺的影响,基于摩擦搅拌工艺原理自主研制了金属增材制造实验装置。在主轴转速420 r/min、进给速度72 mm/min、移动速度72 mm/min、增材层厚3 mm、启动时间50 s的工艺条件下,对6061铝合金进行了单... 为了研究工艺参数对增材摩擦搅拌沉积工艺的影响,基于摩擦搅拌工艺原理自主研制了金属增材制造实验装置。在主轴转速420 r/min、进给速度72 mm/min、移动速度72 mm/min、增材层厚3 mm、启动时间50 s的工艺条件下,对6061铝合金进行了单层和双层增材沉积初步实验。结果表明,该实验装置实现了良好的铝合金固相增材,可用于增材制造相关领域的科学研究和实验教学工作。 展开更多

关键词 固相增材制造 增材摩擦搅拌沉积 实验装置 结构设计

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6061铝合金非连续搅拌摩擦增材制造与性能研究

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作者 赵磊 王帅普 +3 位作者 武明建 吴森达 祖莉 吴志林 《精密成形工程》 北大核心 2024年第12期124-132,共9页

目的利用非连续搅拌摩擦沉积增材制造技术制备了6061铝合金并研究了z方向非连续搅拌对合金性能的影响。方法使用超景深电子显微镜分析了预热时间对沉积增材成形工艺的影响,并探究了该工艺条件下沉积层的宏/微观缺陷、材料流动及拉伸力... 目的利用非连续搅拌摩擦沉积增材制造技术制备了6061铝合金并研究了z方向非连续搅拌对合金性能的影响。方法使用超景深电子显微镜分析了预热时间对沉积增材成形工艺的影响,并探究了该工艺条件下沉积层的宏/微观缺陷、材料流动及拉伸力学性能关联规律。结果采用z方向非连续搅拌摩擦沉积增材成形工艺,在预热时间为35 s的条件下,除无横向约束的前进侧和后退侧出现了孔洞、弧形飞边及弱结合等微观缺陷外,沉积层中原料棒与凸起搅拌作用区的组织表现为高致密无孔洞的良好形态,原料棒及刀具凸起的强搅拌作用造成z方向材料流动存在差异,进而获得力学性能沿z方向具有梯度分布的完整沉积层,提高了搅拌摩擦沉积增材制造6061铝合金的成形效率。结论在相应的主轴转速(420 r/min)、平移速度(72 mm/min)、进料速度(72 mm/min)、刀具凸起高度(1.5 mm)与预热时间(35 s)工艺参数下,获得了稳定的增材沉积层,有效抑制了沉积层原料棒及凸起搅拌作用区的宏观缺陷,并使材料性能沿z方向呈梯度分布;沉积层抗拉强度达到了原料棒的57.15%;同时伸长率提升了185.8%,为高效率沉积增材及制备梯度性能构件提供了工艺借鉴。 展开更多

关键词 搅拌摩擦沉积增材 6061铝合金 宏观缺陷 材料流动 梯度力学性能

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搅拌摩擦增材修复2A14铝合金孔型缺陷组织与性能研究

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作者 刘浩 温泉 +2 位作者 任寿伟 于强 李晨晨 《精密成形工程》 北大核心 2025年第5期77-85,共9页

目的 研究静轴肩搅拌摩擦增材技术(SSFSW)对2A14铝合金构件孔型缺陷增材修复后修复区微观组织和力学性能的影响。方法 采用SSFSW工艺方法对9.5 mm厚的2A14铝合金圆孔台阶面进行增材修复,通过光学显微镜、电子扫描显微镜、显微维氏硬度... 目的 研究静轴肩搅拌摩擦增材技术(SSFSW)对2A14铝合金构件孔型缺陷增材修复后修复区微观组织和力学性能的影响。方法 采用SSFSW工艺方法对9.5 mm厚的2A14铝合金圆孔台阶面进行增材修复,通过光学显微镜、电子扫描显微镜、显微维氏硬度计及拉伸试验机等测试手段,对修复后接头的各项性能变化进行研究分析。结果 修复接头的增材区与基体区表面基本不存在因搅拌头下压而导致的材料减薄现象,且增材区与基体界面能够实现较好的冶金结合。扫描电镜的观察结果显示,增材区内部材料流动性好且组织结构致密,组织晶粒度得到明显细化,增材修复区内的Al2Cu沉淀相发生动态再结晶,呈颗粒状弥散分布在α-Al基体中。增材区平均显微硬度为115HV,较基体区的135HV降低了约14.8%。修复后构件的平均拉伸力达到52 042 N。相对于基体区,增材区断口宏观形貌更加平整,微观韧窝形态明显变小、深度变浅且分布致密,总体表现出韧性断裂特征。结论 SSFSAM技术可实现9.5 mm厚2A14铝合金圆孔形台阶缺陷的修复,但力学性能略微降低。 展开更多

关键词 静轴肩搅拌摩擦焊 增材修复 2A14 Al2Cu沉淀相 力学性能

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搅拌摩擦固相沉积增材制造研究现状 被引量：8

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作者 王子健 孙舒蕾 +6 位作者 肖寒 冉旭东 陈强 黄树海 赵耀邦 周利 黄永宪 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期162-177,共16页

基于搅拌摩擦焊与增材制造技术开发的搅拌摩擦固相沉积增材制造为金属增材制造提供了一种独特的固相加工路线,其具有适用材料范围广、构件综合性能良好、效率高、成本低等优点,在航空航天、武器装备等领域金属及金属基复材结构件制备方... 基于搅拌摩擦焊与增材制造技术开发的搅拌摩擦固相沉积增材制造为金属增材制造提供了一种独特的固相加工路线,其具有适用材料范围广、构件综合性能良好、效率高、成本低等优点,在航空航天、武器装备等领域金属及金属基复材结构件制备方面具有广阔的应用潜力。鉴于搅拌摩擦固相沉积增材制造的独特优势,本文首先对搅拌摩擦固相沉积增材制造技术的基本原理、完全耦合的热变形过程以及沉积层宏观成形进行了简单介绍,之后对增材沉积层微观组织演变和力学性能进行了重点论述,大量研究表明搅拌摩擦固相沉积增材制造中独特固相成形可使增材构件产生类锻造态显微组织,该技术已被逐步应用于结构件制备、修复、涂层加工等领域中。最后对搅拌摩擦固相沉积增材制造技术进行了展望,指出该技术未来需在仿真模拟、制造工艺、技术优化、质量监测、复杂构件制备等领域中进一步研究和突破。 展开更多

关键词 搅拌摩擦固相沉积增材制造 材料热变形行为 宏观成形 微观组织演变 力学性能

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搅拌摩擦增材制造6082-T6铝合金的耐腐蚀性能研究 被引量：4

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作者 姜炳鑫 常志龙 +3 位作者 陶虎威 李志航 陈敏 张华 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2024年第10期11-18,共8页

通过FSAM技术成功获得了6082-T6铝合金增材块,并对其耐腐蚀性能开展研究。结果表明:通过剥落腐蚀评级与静态失重法均说明增材体的耐腐蚀性能优于母材;动电位极化曲线与浸泡腐蚀试验也说明增材体较于母材,其腐蚀倾向与腐蚀速率较低,沿增... 通过FSAM技术成功获得了6082-T6铝合金增材块,并对其耐腐蚀性能开展研究。结果表明:通过剥落腐蚀评级与静态失重法均说明增材体的耐腐蚀性能优于母材;动电位极化曲线与浸泡腐蚀试验也说明增材体较于母材,其腐蚀倾向与腐蚀速率较低,沿增材高度方向自下而上,腐蚀倾向与腐蚀速率呈逐渐降低趋势;6082-T6铝合金经过FSAM后,其粗大带状晶粒转变为细小等轴晶粒,强化相(Mg_(2)Si相)数量减少且分布均匀,二者是导致增材体耐腐蚀性能高于母材的主要原因。 展开更多

关键词 6082-T6铝合金 搅拌摩擦增材 耐腐蚀性能

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搅拌摩擦增材制造技术研究进展 被引量：2

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作者 张镜斌 高磊 +1 位作者 张伟强 陈喜锋 《热加工工艺》 北大核心 2024年第5期30-38,共9页

搅拌摩擦增材制造技术是一种全新的固相增材工艺,具有增材效率高、材料范围广、性能优、成本低等优点。搅拌摩擦增材制造方法主要分为板材叠加增材制造、搅拌摩擦沉积增材制造和损耗型摩擦堆焊增材制造。本文对搅拌摩擦增材制造技术的... 搅拌摩擦增材制造技术是一种全新的固相增材工艺,具有增材效率高、材料范围广、性能优、成本低等优点。搅拌摩擦增材制造方法主要分为板材叠加增材制造、搅拌摩擦沉积增材制造和损耗型摩擦堆焊增材制造。本文对搅拌摩擦增材制造技术的基本原理、沉积层微观组织演变和力学性能进行了论述,最后对搅拌摩擦增材制造技术的潜在应用进行了展望。 展开更多

关键词 搅拌摩擦增材制造 微观组织 力学性能

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搅拌摩擦增材制造2024-T6铝合金增材区性能分析

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作者 盛浩 汪洪峰 王建彬 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期69-74,共6页

用搅拌摩擦增材制造技术对2024-T6铝合金进行增材试验,观察增材区显微组织,结合显微硬度对增材区摩擦磨损性能进行分析,探索搅拌头行进速度对增材区性能的影响规律。结果表明:当搅拌头旋转速度为1000 r/min,行进速度为150~250 mm/min时... 用搅拌摩擦增材制造技术对2024-T6铝合金进行增材试验,观察增材区显微组织,结合显微硬度对增材区摩擦磨损性能进行分析,探索搅拌头行进速度对增材区性能的影响规律。结果表明:当搅拌头旋转速度为1000 r/min,行进速度为150~250 mm/min时,增材区成形良好,无明显缺陷;各参数下试样晶粒得到细化,增材区晶粒尺寸沿增材厚度方向逐渐减小,显微硬度沿增材厚度方向逐渐增大;随着搅拌头行进速度增大,试样显微硬度先增后减,同时摩擦磨损性能先变好后变差,当行进速度为200 mm/min时,显微硬度和摩擦磨损性能最佳。 展开更多

关键词 搅拌摩擦增材制造 铝合金 显微组织 显微硬度 摩擦磨损性能

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搅拌摩擦辅助电弧增材制造铝合金研究进展

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作者 蔺春发 戴宇轩 +3 位作者 韩雨蔷 李响 常宝平 李远喜 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期944-952,共9页

高性能铝合金兼具轻质、高强、耐腐蚀等优点,在航空航天和汽车制造等工业领域应用前景广阔。电弧增材制造技术集成形效率高、原材料和设备成本低、环境适应性强等优点于一身,在大尺寸铝合金构件制备方面具有显著优势。但复杂热循环导致... 高性能铝合金兼具轻质、高强、耐腐蚀等优点,在航空航天和汽车制造等工业领域应用前景广阔。电弧增材制造技术集成形效率高、原材料和设备成本低、环境适应性强等优点于一身,在大尺寸铝合金构件制备方面具有显著优势。但复杂热循环导致的晶粒粗大、组织不均匀、残余应力和气孔缺陷等问题,给电弧增材制造铝合金带来了挑战。搅拌摩擦加工技术具有良好的组织细化、均匀化和致密化效果,已作为同步调控或后处理手段用于铝合金的增材制造中。针对近年来搅拌摩擦辅助电弧增材制造铝合金的装备系统、工艺参数、组织结构和力学性能等方面进行了综述,并分析了搅拌摩擦辅助电弧增材制造技术的形性调控机理,最后对复合增材制造技术的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 铝合金 电弧增材制造 搅拌摩擦加工 晶粒细化 气孔缺陷 残余应力

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电弧增材制造铜铁合金材料组织与性能的研究

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作者 周祥曼 谭晨宇 +4 位作者 赵美云 赵新泽 熊晓晨 李梅 袁有录 《航空制造技术》 北大核心 2025年第15期121-129,共9页

铜铁合金兼具优异导电、导热性能和优良强韧性、软磁性能,是一种优良电接触和电磁屏蔽材料,在航空航天、国防军工、电子通讯的电接触装置及电磁屏蔽设备上具有广阔的应用前景。本文采用双丝电弧增材制造技术制备不同铜质量分数的铜铁合... 铜铁合金兼具优异导电、导热性能和优良强韧性、软磁性能,是一种优良电接触和电磁屏蔽材料,在航空航天、国防军工、电子通讯的电接触装置及电磁屏蔽设备上具有广阔的应用前景。本文采用双丝电弧增材制造技术制备不同铜质量分数的铜铁合金,并通过金相显微镜、维氏硬度计和载流摩擦磨损试验机测试其显微组织、硬度、动态表面接触电阻及碳棒的磨损量。结果表明,随着铜质量分数从0增加到100%,铜铁合金的微观组织从连续交错的铁素体相逐渐演变为离散的球形和枝晶状分布,最终形成纯铜相,其中Cu-60%时富Cu相与富Fe相分布最均匀。合金硬度随铜质量分数增加先升高后降低,少量铜促进珠光体形成提高硬度,而过量铜因软相增多导致硬度下降。得益于铜的优异导电性,表面接触电阻随铜质量分数增加逐渐降低。碳棒磨损量受铜铁合金硬度和接触对之间的摩擦系数共同影响,呈现先增后减的趋势:低铜质量分数时高硬度和摩擦系数加剧磨损,而高铜含量时润滑和散热性能改善,磨损减轻。 展开更多

关键词 电弧增材制造 铜铁合金 金相组织 接触电阻 摩擦磨损

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主轴转速对搅拌摩擦增材2219铝合金显微组织及性能的影响 被引量：3

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作者 张明 李一迪 +3 位作者 汪辉 赖瑞林 于澍 李云平 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1215-1226,共12页

采用搅拌摩擦增材法(AFSD)制备2219铝合金零件,研究200、300和400 r/min三个不同的主轴转速对沉积态2219铝合金(2219-AFSD合金)的显微组织和力学性能的影响。结果表明:与合金母材(2219-T87合金)相比,2219-AFSD合金组织相对均匀,无明显... 采用搅拌摩擦增材法(AFSD)制备2219铝合金零件,研究200、300和400 r/min三个不同的主轴转速对沉积态2219铝合金(2219-AFSD合金)的显微组织和力学性能的影响。结果表明:与合金母材(2219-T87合金)相比,2219-AFSD合金组织相对均匀,无明显组织缺陷;在摩擦热和塑性变形的作用下发生动态再结晶,2219-AFSD合金晶粒得到明显细化。沉积过程中温度越高,2219-AFSD合金晶粒尺寸越大,第二相回溶的驱动力越大,导致沉淀强化相重新溶解至基体、θ相尺寸减小及数量减少。2219-AFSD合金极限抗拉强度为265.6~312.5 MPa,约为母材的58%~68%;而2219-AFSD合金的伸长率优于母材,提高至母材的278%~294%。此外,晶粒尺寸和极限抗拉强度与主轴转速呈正相关,断裂伸长率与主轴转速呈负相关。 展开更多

关键词 搅拌摩擦增材 2219铝合金 晶粒 显微组织 力学性能

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搅拌摩擦沉积增材2219铝合金组织及性能 被引量：2

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作者 王瑞林 杨新岐 +3 位作者 唐文珅 罗庭 赵耀邦 窦恩惠 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期152-162,共11页

在主轴转速250~350 r/min、横向移动速度50~150 mm/min工艺参数下进行2219-T87铝合金搅拌摩擦沉积增材(additive friction stir deposition,AFSD)实验,探究工艺参数与多层热循环对沉积层宏观成形、微观组织和力学性能的影响。结果表明:... 在主轴转速250~350 r/min、横向移动速度50~150 mm/min工艺参数下进行2219-T87铝合金搅拌摩擦沉积增材(additive friction stir deposition,AFSD)实验,探究工艺参数与多层热循环对沉积层宏观成形、微观组织和力学性能的影响。结果表明:在主轴转速250 r/min,移动速度100 mm/min工艺参数下可获得成形良好的单道16层增材试样。增材区晶粒尺寸发生显著细化,在4~6μm之间,细小等轴晶组织取代沉积棒料粗大的无规则晶粒组织。增材试样发生剧烈的动态再结晶,整体再结晶晶粒在80%以上,试样底部(第1层)受到多次热循环影响,再结晶晶粒达到91.8%。增材区域织构基本由Cube、Copper、P和RtB四种再结晶织构以及S、T和Brass织构构成。增材试样的硬度和抗拉强度相比于沉积棒料都明显降低,其中,第16层沉积层硬度最大为80HV,约为沉积棒料母材的55.6%;第1~8层沉积层硬度均匀在60HV。增材区水平(longitudinal direction,LD)方向第9~16层和1~8层的平均抗拉强度分别为243.0 MPa和219.3 MPa,约为母材的60.0%和52.9%;平均伸长率为19.4%和24.5%,分别约为母材的181.1%和229.0%。增材试样LD方向断裂模式均为韧性断裂。 展开更多

关键词 搅拌摩擦沉积增材 2219-T87铝合金 微观组织 力学性能

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