鋁合金攪拌摩擦增材制造工藝研究.pdf

1、目前金屬零件的常用的增材制造方法有：激光直接沉積、激光選區(qū)熔化、電子束熔絲沉積成形、電子束選區(qū)熔化、等離子電弧熔絲沉積、超聲增材法等。但上述方法均有其各自的適用范圍和局限性，尤其對于鋁合金等輕合金的增材技術(shù)上沒有大的進(jìn)展。因此，需要開發(fā)一種新的增材制造方法來更好地實(shí)現(xiàn)鋁合金等材料的增材制造。本研究采用自制的成形工具和專用夾具?；跀嚢枘Σ梁咐碚摚趪鴥?nèi)率先提出采用了綠色、環(huán)保的固相焊接方法對5A03鋁合金進(jìn)行增材制造。本文對無傾角成形工

2、具和增材夾具進(jìn)行了研制，研究了工藝參數(shù)對鋁合金攪拌摩擦增材制造成形的影響，并對攪拌摩擦增材制造方法進(jìn)行了探索。
　　本文系統(tǒng)地研究了工藝參數(shù)對攪拌摩擦增材制造成形的影響。研究結(jié)果表明：雙線型成形工具的增材區(qū)成形良好。隨著行進(jìn)速度提高，單道增材寬度、界面遷
　　移高度和遷移寬度值均減小。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度為60r/min，行進(jìn)速度為60mm/min時(shí)，界面遷移量較小，單道增材寬度較大。增材間距大時(shí)，會有兩道次間的未結(jié)合界面和遷移界面缺

3、陷；隨間距減小，未結(jié)合界面逐漸轉(zhuǎn)變成遷移界面；當(dāng)間距達(dá)到某個(gè)值時(shí)，遷移界面消失。增材間距為4mm時(shí)，逆向增材與同向增材相比，能有效地抑制并消除向增材區(qū)中心遷移的界面，因此可獲得較大的有效增材寬度。轉(zhuǎn)彎半徑對同向和逆向增材成形的影響各不相同。同向增材時(shí)，邊緣角γ和界面遷移寬度D對轉(zhuǎn)彎半徑變化較敏感，界面遷移高度H和有效增材寬度W對轉(zhuǎn)彎半徑變化不敏感。逆向增材時(shí)，界面遷移高度H、界面遷移角度β對轉(zhuǎn)彎半徑變化較敏感，有效增材寬度W對轉(zhuǎn)彎半徑變

4、化不敏感。
　　重點(diǎn)對鋁合金攪拌摩擦增材制造成形控制進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明：本文提出的攪拌摩擦增材規(guī)劃和計(jì)算方法，能夠較準(zhǔn)確地對總增材寬度Dr、增材高度Hr和增材率ξ進(jìn)行預(yù)測控制。通過組織分析發(fā)現(xiàn)，軸肩影響區(qū)的晶粒具有方向性，增材核心區(qū)的晶粒為均勻細(xì)小等軸晶，無方向性。通過性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，攪拌摩擦增材體在拉伸性能上存在各向異性。攪拌摩擦增材體的水平方向抗拉強(qiáng)度超過基材5％以上。垂直方向抗拉強(qiáng)度達(dá)到基材85%以上。每層顯微硬度曲線呈“