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搅拌摩擦固相沉积增材制造研究现状 被引量：9
1
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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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 被引量：1
2
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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基于搅拌摩擦的金属固相增材制造研究进展 被引量：24
3
作者 石磊 李阳 +2 位作者 肖亦辰 武传松 刘会杰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-14,共14页
基于搅拌摩擦的固相增材制造是大型轻质合金构件成形制造的新技术,已成为国内外先进成形制造领域研究的热点之一。本文对目前国内外基于搅拌摩擦的金属固相增材制造技术及其相关工艺机理的研究现状进行了分析和总结。常见的基于搅拌摩... 基于搅拌摩擦的固相增材制造是大型轻质合金构件成形制造的新技术,已成为国内外先进成形制造领域研究的热点之一。本文对目前国内外基于搅拌摩擦的金属固相增材制造技术及其相关工艺机理的研究现状进行了分析和总结。常见的基于搅拌摩擦的固相增材制造技术可分为三类:基于搅拌摩擦搭接焊原理,使板材逐层堆积,从而获得增材构件的搅拌摩擦增材制造(friction stir additive manufacturing,FSAM)技术;采用中空搅拌头,通过添加剂(粉末或丝材)进行固相搅拌摩擦沉积的增材制造(additive friction stir deposition,AFSD)技术;采用消耗型棒材,通过棒材的摩擦表面处理,形成增材层的摩擦表面沉积增材制造(friction surfacing deposition additive manufacturing,FSD-AM)技术。重点分析了金属材料基于搅拌摩擦的固相增材制造技术的国内外研究与应用现状,对比了三类基于搅拌摩擦的固相增材制造技术的特征及其工艺优缺点。最后指出增材工艺机理、形性协同控制、外场辅助工艺改型、新材料应用和人工智能优化是基于搅拌摩擦的固相增材制造技术未来研究的重点方向。 展开更多
关键词 增材制造 固相增材制造 搅拌摩擦增材制造 搅拌摩擦沉积增材制造 摩擦表面沉积增材制造
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基于摩擦搅拌的金属增材制造实验装置研制
4
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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搅拌摩擦增材制造的微观结构-力学性能一体化数值模拟 被引量：4
5
作者 张昭 谭治军 +1 位作者 李健宇 祖宇飞 《航空制造技术》 2019年第1期14-18,共5页
搅拌摩擦增材制造技术是在搅拌摩擦焊接的基础上发展起来的一种新型固态增材制造技术。针对搅拌摩擦增材制造技术中的重新搅拌和重新加热问题,采用试验和数据方法进行分析,通过Monte Carlo模型计算微观结构演化,通过析出相演化模型计算... 搅拌摩擦增材制造技术是在搅拌摩擦焊接的基础上发展起来的一种新型固态增材制造技术。针对搅拌摩擦增材制造技术中的重新搅拌和重新加热问题,采用试验和数据方法进行分析,通过Monte Carlo模型计算微观结构演化,通过析出相演化模型计算析出相分布,并进一步计算不同增材层之间的硬度分布,通过与试验测量数据的比较验证了模型的正确性。结果显示,不同增材层之间的晶粒大小和形貌由于重搅拌和重加热的作用而存在差异,同时,温度曲线的变化使粒子数和平均半径发生变化,进而导致力学性能出现差异。在试验验证的基础上,通过数值模拟解释了差异产生的具体机理。 展开更多
关键词 增材制造 搅拌摩擦增材制造 MonteCarlo法 析出相 力学性能 重搅拌 重加热
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化学成分对Al-Mg-Si系铝合金搅拌摩擦增材制造力学性能的影响
6
作者 张昭 李健宇 +1 位作者 张威 谭治军 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期97-103,共7页
采用试验和数值模拟相结合的方法,研究了化学成分对铝合金搅拌摩擦增材制造力学性能的影响。利用Monte Carlo方法模拟了搅拌摩擦增材制造构件的晶粒演变,采用析出相演化模型计算了不同增材层的屈服强度和硬度,通过与试验对比验证了计算... 采用试验和数值模拟相结合的方法,研究了化学成分对铝合金搅拌摩擦增材制造力学性能的影响。利用Monte Carlo方法模拟了搅拌摩擦增材制造构件的晶粒演变,采用析出相演化模型计算了不同增材层的屈服强度和硬度,通过与试验对比验证了计算模型的有效性。结果显示,在搅拌摩擦增材制造中,不同增材层经历的重搅拌及重加热不同,其作用区域与搅拌针长度相关,且硬度及平均晶粒尺寸也存在一定的差异。通过改变增材方向上不同增材层中Mg和Si元素的化学成分,可以实现增材方向上力学性能的渐变控制。 展开更多
关键词 搅拌摩擦增材制造 Monte Carlo法 析出相 力学性能 化学成分
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搅拌摩擦增材制造关键技术与装备发展 被引量：10
7
作者 温琦 刘景麟 +2 位作者 孟祥晨 黄永宪 万龙 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1-10,I0003,共11页
搅拌摩擦增材制造(friction stir additive manufacturing,FSAM)是一种全新的固相增材技术,解决了材料熔化而产生气孔、裂纹等问题,大幅度提高增材制造零件的力学性能,提升制造组件的结构利用率,被认为是金属增材制造领域的重大突破.介... 搅拌摩擦增材制造(friction stir additive manufacturing,FSAM)是一种全新的固相增材技术,解决了材料熔化而产生气孔、裂纹等问题,大幅度提高增材制造零件的力学性能,提升制造组件的结构利用率,被认为是金属增材制造领域的重大突破.介绍了增材制造技术发展历史及特点,总结了固相增材技术优势,阐述了FSAM技术的基本概念、成形原理、发展趋势、组织微观结构演变行为以及力学性能;归纳了当前FSAM所采用的设备类型及其控制系统,重点分析了该技术未来发展应用所面临的挑战及机遇. 展开更多
关键词 搅拌摩擦增材制造 固相增材 设备及系统 技术展望
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铝合金连续进给搅拌摩擦增材制造技术 被引量：2
8
作者 陈会子 孟祥晨 +3 位作者 陈佳霖 谢聿铭 赵耀邦 黄永宪 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期63-67,I0006,共6页
为解决固相增材制造过程送料不连续及层间界面弱连接的难题,提出了连续进给搅拌摩擦增材制造的方法,设计了一个带孔的储料腔和一个可对丝材进行热塑化并连续挤压的螺杆拓扑结构搅拌头.结果表明,Al-Si合金丝材经由送丝孔进入储料腔,搅拌... 为解决固相增材制造过程送料不连续及层间界面弱连接的难题,提出了连续进给搅拌摩擦增材制造的方法,设计了一个带孔的储料腔和一个可对丝材进行热塑化并连续挤压的螺杆拓扑结构搅拌头.结果表明,Al-Si合金丝材经由送丝孔进入储料腔,搅拌头连续热塑化并向下挤压材料,搅拌针在堆积层间的搅拌作用有效地提高了堆积层间的界面结合能力,成功实现了铝合金连续进给搅拌摩擦增材制造成形并解决了层间界面弱连接的难题.单层增材制造堆积层厚度平均为1.2 mm,Al-Si合金增材制造成形件沿堆积方向的抗拉强度和断后伸长率分别为207.1 MPa±3.2 MPa和19.6%±5.3%,该技术为实现大型铝合金构件全固相增材制造提供了一种可行性方案. 展开更多
关键词 搅拌摩擦增材制造 固相增材制造 铝合金 工艺特性 力学性能
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新型固态金属沉积工艺及军事应用 被引量：9
9
作者 苟桂枝 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期122-126,共5页
MELD是用于沉积金属或金属基复合材料的固态热机械工艺,不同于基于能束的金属增材制造工艺,也不同于基于片材层压的固态金属增材制造工艺,其具有可扩展、开放式操作、高沉积速度、产生近锻造微观结构、适用材料范围广、应用领域多等特点... MELD是用于沉积金属或金属基复合材料的固态热机械工艺,不同于基于能束的金属增材制造工艺,也不同于基于片材层压的固态金属增材制造工艺,其具有可扩展、开放式操作、高沉积速度、产生近锻造微观结构、适用材料范围广、应用领域多等特点,已开始在战地废金属回收再利用、高抗弹性能装甲防护涂层制备等领域获得应用,具有良好的军事应用前景。 展开更多
关键词 固态金属沉积 增材搅拌摩擦沉积 增材制造 能力 军事应用
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AA6061-T6滚动摩擦沉积增材的组织演变及强塑性研究
10
作者 朱海 李振和 +3 位作者 张剑 张峰 张语宸 李跃龙 《兵器材料科学与工程》 2025年第6期173-180,187,共9页
本文基于正交试验以2 mm厚6061-T6铝合金轧制板为原料进行AFRD试验,研究热输入对沉积层的组织演变及强塑性影响。方差分析表明,旋转速度对抗拉强度和伸长率起主导作用,进给速度通过辅助调节热-力耦合场而优化性能均衡性,下压量影响微弱... 本文基于正交试验以2 mm厚6061-T6铝合金轧制板为原料进行AFRD试验,研究热输入对沉积层的组织演变及强塑性影响。方差分析表明,旋转速度对抗拉强度和伸长率起主导作用,进给速度通过辅助调节热-力耦合场而优化性能均衡性,下压量影响微弱。宏观形貌分析显示,在合适的热输入下增材层宽度达11.46 mm,且无缺陷,而低热输入导致未结合区,高热输入引发材料非对称堆积。显微组织表征显示,AFRD沉积层发生动态再结晶,形成均匀细小等轴晶,使沉积层展现出高塑性特征,晶粒尺寸随热输入增大呈先细化后粗化趋势,晶粒越小塑性越高。剧烈摩擦搅拌使母材主要强化相Mg2Si相回溶,热输入越大强化相回溶越多,导致沉积层强化相数量比母材有所减少,使沉积层强度低于母材。断口形貌显示,增材试样韧窝密度与深度显著高于母材,其多级韧窝结构表明塑性能力提升。 展开更多
关键词 固相增材 热输入 6061-T6铝合金 滚动摩擦沉积增材
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