搅拌摩擦固相沉积增材制造研究现状 被引量：1

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

下载PDF 职称材料

搅拌摩擦增材制造方法研究进展

2

作者 畅海丞 张贵锋 +2 位作者 王鑫炜 赵启宏 王书杰 《焊管》 2024年第2期17-23,56,共8页

通过文献研究,将目前现有的搅拌摩擦增材技术分为两个大类:基于搅拌摩擦搭接焊的以板材为原材料的“搅拌摩擦搭接增材(FSAM)”与以棒材或丝材为原材料的“搅拌摩擦沉积增材(AFSD)”。重点综述了迄今已公开报道的三种方法:采用“实心轴肩... 通过文献研究,将目前现有的搅拌摩擦增材技术分为两个大类:基于搅拌摩擦搭接焊的以板材为原材料的“搅拌摩擦搭接增材(FSAM)”与以棒材或丝材为原材料的“搅拌摩擦沉积增材(AFSD)”。重点综述了迄今已公开报道的三种方法:采用“实心轴肩+板材”的搅拌摩擦增材技术、“空心轴肩+棒材”的搅拌摩擦沉积增材技术、“空心轴肩+丝材”的搅拌摩擦沉积增材技术。其中后两种搅拌摩擦增材方法具有可连续增材的优越性,应用前景广阔。 展开更多

关键词 增材制造 搅拌摩擦搭接增材 搅拌摩擦沉积增材 固相连接技术

下载PDF 职称材料

基于搅拌摩擦的金属固相增材制造研究进展 被引量：16

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

下载PDF 职称材料

高强铝合金搅拌摩擦类增材制造研究进展

4

作者 刘鹏 刘峰超 +2 位作者 王砚东 方远方 马宗义 《航天制造技术》 2023年第5期1-10,共10页

增材制造技术作为传统材料制备与加工方式的有效补充,有望满足先进制造领域对大尺寸、高性能构件短周期制备的新需求。基于能量束的熔化增材制造在使用商业高强铝合金制备大构件时难以避免凝固缺陷,导致所制备构件的材料力学性能下降。... 增材制造技术作为传统材料制备与加工方式的有效补充,有望满足先进制造领域对大尺寸、高性能构件短周期制备的新需求。基于能量束的熔化增材制造在使用商业高强铝合金制备大构件时难以避免凝固缺陷,导致所制备构件的材料力学性能下降。搅拌摩擦类增材制造技术避免了凝固缺陷,增材构件致密、组织均匀、晶粒细小、织构较弱,提升了增材构件材料的综合力学性能。本文对搅拌摩擦类增材制造技术在制备高强铝合金方面的研究与应用进展展开综述,分析了搅拌摩擦类增材制造技术面临的挑战及发展趋势,为相关领域的研究提供有益参考。 展开更多

关键词 摩擦表面沉积增材制造 板材搅拌摩擦增材制造 搅拌摩擦沉积增材制造 摩擦挤压沉积增材制造 高强铝合金

下载PDF 职称材料

搅拌摩擦增材制造的研究进展 被引量：1

5

作者 马婷 杨浩坤 赵运强 《材料研究与应用》 CAS 2023年第4期667-675,共9页

介绍了基于搅拌摩擦焊原理开发的固相增材制造技术,根据制备工艺差异,搅拌摩擦增材制造技术可分为3类,分别为基于薄板逐层堆积的搅拌摩擦增材制造技术、消耗金属粉材的固相搅拌摩擦增材制造技术及消耗金属棒材的摩擦表面增材制造技术。... 介绍了基于搅拌摩擦焊原理开发的固相增材制造技术,根据制备工艺差异,搅拌摩擦增材制造技术可分为3类,分别为基于薄板逐层堆积的搅拌摩擦增材制造技术、消耗金属粉材的固相搅拌摩擦增材制造技术及消耗金属棒材的摩擦表面增材制造技术。对上述3类搅拌摩擦增材技术的国内外研究现状进行了介绍和分析,并对基于搅拌摩擦的固相增材制造技术未来的发展进行了展望。 展开更多

关键词 固相增材制造 搅拌摩擦 制备工艺 力学性能 组织结构

下载PDF 职称材料

搅拌摩擦增材制造技术研究现状与发展趋势

6

作者 刘正武 赵凯 +2 位作者 齐超琪 杜洋 封小松 《机械制造文摘（焊接分册）》 2023年第1期13-20,共8页

现有的高能束增材制造技术在成形大型高性能金属构件时存在适用材料范围有限、能源利用率低以及成形件各向异性等工艺特点,搅拌摩擦增材制造是近年来发展起来的一项新型固相增材制造技术,其无液态金属熔凝过程的成形特征为铝合金、镁合... 现有的高能束增材制造技术在成形大型高性能金属构件时存在适用材料范围有限、能源利用率低以及成形件各向异性等工艺特点,搅拌摩擦增材制造是近年来发展起来的一项新型固相增材制造技术,其无液态金属熔凝过程的成形特征为铝合金、镁合金等易氧化轻质合金的高性能快速制备提供了新的增材制造途径。文中首先指出现有高性能金属构件增材制造技术应用的局限性,重点介绍搅拌摩擦增材制造技术的工艺原理、性能优势及应用现状。综述了国内外所开展的主要搅拌摩擦增材制造技术现状,包括同轴送料式、预置料式等类别,进而展示了搅拌摩擦增材制造技术在轻质大型结构件增材制造及特征结构添加,梯度材料与涂层制备,缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面的应用潜力。最后,对搅拌摩擦增材制造技术的发展趋势进行了展望。通过文中综述,以期推动该技术在国内航空航天等领域大型轻质材料构件的制备方面实现应用。 展开更多

关键词 增材制造 搅拌摩擦 固相成形 研究进展 发展趋势

下载PDF 职称材料

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：3

7

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

下载PDF 职称材料

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

8

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

原文传递

搅拌摩擦增材制造关键技术与装备发展 被引量：3

9

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

下载PDF 职称材料

铝合金连续进给搅拌摩擦增材制造技术

10

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

下载PDF 职称材料

搅拌摩擦增材制造技术研究现状与发展趋势

11

作者 刘正武 赵凯 +2 位作者 齐超琪 杜洋 封小松 《焊接》 北大核心 2022年第11期1-8,共8页

现有的高能束增材制造技术在成形大型高性能金属构件时存在适用材料范围有限、能源利用率低以及成形件各向异性等工艺特点,搅拌摩擦增材制造是近年来发展起来的一项新型固相增材制造技术,其无液态金属熔凝过程的成形特征为铝合金、镁合... 现有的高能束增材制造技术在成形大型高性能金属构件时存在适用材料范围有限、能源利用率低以及成形件各向异性等工艺特点,搅拌摩擦增材制造是近年来发展起来的一项新型固相增材制造技术,其无液态金属熔凝过程的成形特征为铝合金、镁合金等易氧化轻质合金的高性能快速制备提供了新的增材制造途径。文中首先指出现有高性能金属构件增材制造技术应用的局限性,重点介绍搅拌摩擦增材制造技术的工艺原理、性能优势及应用现状。综述了国内外所开展的主要搅拌摩擦增材制造技术现状,包括同轴送料式、预置料式等类别,进而展示了搅拌摩擦增材制造技术在轻质大型结构件增材制造及特征结构添加,梯度材料与涂层制备,缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面的应用潜力。最后,对搅拌摩擦增材制造技术的发展趋势进行了展望。通过文中综述,以期推动该技术在国内航空航天等领域大型轻质材料构件的制备方面实现应用。 展开更多

关键词 增材制造 搅拌摩擦 固相成形 研究进展 发展趋势

下载PDF 职称材料

搅拌摩擦沉积增材技术研究现状

12

作者 杜文博 李晓亮 +2 位作者 李霞 胡深恒 朱胜 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期374-384,共11页

作为一种新兴固相增材制造技术,搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition,AFSD)因其能够形成类似锻造微观结构而引起学者们广泛研究。目前,研究成果多集中于工艺机理、工艺特征和应用等方面。在工艺机理方面,AFSD工艺过程... 作为一种新兴固相增材制造技术,搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition,AFSD)因其能够形成类似锻造微观结构而引起学者们广泛研究。目前,研究成果多集中于工艺机理、工艺特征和应用等方面。在工艺机理方面,AFSD工艺过程中过渡区与沉积区的材料流动机制、热量的产生与传递机制、微观结构演变机制和工艺参数-材料流动-热场演变相互作用机制等得到揭示。在工艺特征方面,研究发现AFSD具有固相、近净成型和界面混合等宏观特征,细化和等轴微观特征,这些特征深刻影响AFSD试件在硬度、拉伸等力学性能方面的表现。在应用方面,AFSD适用金属材料在不断拓展,在增材制造、涂层和复合材料制造、修复等领域表现出广泛潜力。综合工艺机理、工艺特征和应用等方面的研究进展,可知对AFSD的探索仍处于初级阶段,其高效率、高质量和低能耗的增材特性赋予其巨大的发展潜力。 展开更多

关键词 增材制造 固相增材制造 搅拌摩擦沉积增材制造 工艺机理 工艺特征 应用

原文传递

基于摩擦搅拌的金属增材制造实验装置研制

13

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 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

下载PDF 职称材料

搅拌摩擦增材制造技术研究进展 被引量：4

14

作者 李会朝 王彩妹 +5 位作者 张华 张建军 何鹏 邵明皓 朱晓腾 傅一钦 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期106-124,共19页

本文归纳总结了国内外的搅拌摩擦增材制造(FSAM)技术的研究进展,搅拌摩擦增材制造具有成形快、增材效率高、过程绿色环保等特点。此外,其作为一种固相增材技术,能够有效避免其他熔化增材方法成形过程中引起的缩松、孔隙等缺陷。目前报... 本文归纳总结了国内外的搅拌摩擦增材制造(FSAM)技术的研究进展,搅拌摩擦增材制造具有成形快、增材效率高、过程绿色环保等特点。此外,其作为一种固相增材技术,能够有效避免其他熔化增材方法成形过程中引起的缩松、孔隙等缺陷。目前报道的搅拌摩擦增材制造方法,大致可以分为4大类:轴向增材制造、径向增材制造、消耗型搅拌摩擦工具增材制造和叠加板材增材制造。详细列举了搅拌摩擦增材与激光、电弧增材样品微观组织与性能,阐述了不同增材方法的优缺点和适用领域,介绍了搅拌摩擦增材设备单位及已经开展的初步应用和未来设计的搅拌摩擦增材装置的发展方向,为搅拌摩擦增材技术的进一步应用奠定了基础。 展开更多

关键词 固相增材 搅拌摩擦 增材制造 微观组织 力学性能

原文传递

新型固态金属沉积工艺及军事应用 被引量：8

15

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

原文传递

搅拌对沉积态2024铝合金组织与性能演变的影响 被引量：1

16

作者 吴凡 万桂林 +3 位作者 杨洋 黄佳强 陈玮 孙中刚 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第14期322-330,共9页

利用搅拌摩擦技术,制备了不同工艺复合修复的激光熔化沉积2024铝合金,并且对这种复合工艺下制备的铝合金样品的显微组织和力学性能进行了研究。采用了直径为10 mm的搅拌头,搅拌摩擦工艺的旋转速度和进给速度分别为800 r/min和50 mm/min... 利用搅拌摩擦技术,制备了不同工艺复合修复的激光熔化沉积2024铝合金,并且对这种复合工艺下制备的铝合金样品的显微组织和力学性能进行了研究。采用了直径为10 mm的搅拌头,搅拌摩擦工艺的旋转速度和进给速度分别为800 r/min和50 mm/min。利用光学显微镜和维氏硬度计研究了复合制造2024铝合金的显微组织和力学性能。结果表明:与激光熔化沉积相比,经过80%搭接率搅拌的2024铝合金的显微组织得到了细化,呈现梯度分布;时效处理后,基板区的硬度为135~140 HV,得到了显著提高,且经过搅拌后二次沉积的变形区域硬度可达到160 HV,同时随着沉积次数的增加,硬度出现梯度分布。 展开更多

关键词 激光技术 铝合金 增材制造 搅拌摩擦增材制造 人工时效 固溶处理

原文传递