【摘 要】
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目前金属增材制造技术主要是基于熔焊的增材制造技术,这种增材工艺原理在铝合金等轻质合金增材制造方面具有局限性。搅拌摩擦增材制造作为一种创新型固相增材制造方法,在轻质
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目前金属增材制造技术主要是基于熔焊的增材制造技术,这种增材工艺原理在铝合金等轻质合金增材制造方面具有局限性。搅拌摩擦增材制造作为一种创新型固相增材制造方法,在轻质合金增材制造方面具有巨大的潜力。本文采用2 mm厚度2195-T8铝锂合金板作为增材板条进行搅拌摩擦增材试验,并对其过程中搅拌工具选择、增材工艺优化、增材界面缺陷及材料流动特征进行研究。试验结果表明,三角平面圆台状(T2)和圆柱状(T5)搅拌针下增材界面上下材料无明显混合,偏心圆柱状(T1)和三凹圆弧槽状(T3、T4)搅拌针有利于增材界面上下材料混合及减小界面钩状缺陷;单道双层增材前进侧界面形成致密无缺陷冶金连接,而后退侧界面材料混合不充分,钩状缺陷易伸入焊核区,且弱连接缺陷起源于此,这是由于前进侧材料流动比后退侧更剧烈,前进侧材料走后暂时形成的空腔促进了材料的垂直流动,且增材焊核区中材料总是从后退侧流动至前进侧,从而导致非对称的界面特征。来回双道焊接工艺可有效避免钩状缺陷伸入搅拌摩擦增材焊核区,改善弱连接缺陷,增大焊核区尺寸,但这降低了制造效率,提高了制造成本;采用相邻两层增材焊接方向相反的焊接工艺可以提高多层增材制造效率,并且能改善除顶层增材外的其他层增材的界面缺陷;工具旋转速度越快,前进侧界面变形程度越大,且高工具旋转速度下的五层增材中存在孔洞缺陷,当工具旋转速度为800 rpm,焊接速度为100 mm/min时,五层增材成形最好。在五层增材中与顶层增材比较,第四层增材焊核区晶粒更细小,但存在白色板条状组织;靠近底板的增材焊核区晶粒合并长大,增材进一步软化;后退侧弱连接缺陷是增材中性能最薄弱的区域,拉伸过程中裂纹总是起源于此,且越靠近顶部的增材,其弱连接缺陷改善程度越差,因而其韧性越差,抗拉强度越低。
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