西工大&南工大顶刊丨搅拌摩擦增材制造铝锂合金的组织演变机理和力学性能

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目前，大尺寸铝锂合金整体结构一体化制造已成为航空航天运载系统突破的关键技术，增材制造因其制造周期短、无需模具、加工余量少等优点，受到航空航天等重大装备复杂承力构件的设计制造所青睐。然而，现有的增材制造例如选区激光熔化、激光熔化沉积以及电弧熔丝增材制造都是快速熔化-凝固以及循环重熔凝固的过程，制造过程热量导致成型后沉积态组织粗大及内部缺陷较多。铝锂合金中锂元素在熔化-凝固过程中极易损耗，并且铝锂合金属于沉淀强化合金，合金化元素多，沉淀强化析出种类复杂，析出相种类繁多，析出区间不同，超长的冶金环境下，析出相极易在晶界处聚集，极大地造成性能下降。搅拌摩擦增材制造(FSAM)作为一种新型固相增材技术，其成型过程避免材料的熔化-凝固行为，能够有效减少上述冶金缺陷的形成。此外，FSAM带来的强塑性变形促使合金形成良好的超细晶组织，实现力学性能的提高。

图1 搅拌摩擦增材制造实验方案示意图

近日，南京工业大学与西北工业大学陕西省摩擦焊接技术重点实验室联合在Journal of Alloys and Compounds杂志发表文章Microstructure evolution and mechanical properties of 2060 Al-Li alloy via friction stir additive manufacturing，第一作者江涛博士，通讯作者孙中刚教授。

本研究使用2mm厚的2060-T3铝锂合金通过FSAM进行不同工艺参数下的单道实验以及搭接实验（如图1所示），根据FSAM的几个重要实验参数即搅拌头转动速度、搅拌头进给速度以及搭接率，研究单道和搭接最佳工艺对组织及显微硬度的影响，为后续2060-T3铝锂合金叠层FSAM工艺选择及控制和优化微观结构建立基础。