发布日期：2025-01-01 00:38    点击次数：116

在增材制造这一不停发展的领域中，基于搅动摩擦的增材制造工夫（以下简称为FSAM）尚未获得平凡的通晓。然而，它却针对一类具有荒谬需求的部件女同 91，即简短几何时局的大型症结部件，展现出独到的适宜性与进犯性。

FSAM工夫为固态工艺，制造经由在材料熔点以下，这使其具有诸多上风，卓越阐发为残余应力低，且比拟其他工夫不易产生孔隙和热裂纹等漏洞。因此，FSAM工夫在制造或建造大型结构方面可替代传统铸造工夫，尤其适用于航空航天、舟师、核能和汽车等领域。诓骗FSAM工夫可狂放定制部件机械性能，但该工夫联想天真性有限，最合适高性能结构本性与简短几何时局相市欢的部件制造或建造责任[1]。

FSAM工夫在航空航天领域的应用

大型单一合金预制件——高强度铝合金

有用搞定热裂问题在航空航天领域，制造大型单一合金预制件（尤其是强度大于400 MPa的高强度铝合金，如2xXX和7xXX铝合金结构）时，传统熔合式增材制造工夫常遇热裂问题，严重影响预制件质地和性能。而FSAM工夫是基于溶化温度以下塑性变形的固态工艺，能幸免此问题，为大型铝合金预制件制造提供可靠有野心。

使用 FSAM制造高性能加强筋/桁条组件的暗示图 源泉：[1]

大型预制件制造

凭据波音公司开展的一项商量[2]，在航空航天大型预制件的制造经由中，若选择线性、旋转或摩擦搅动焊合AM工夫，瞻望在将来25年内，概况收场铝材料体积近50亿磅的减少许，同期还可使二氧化碳排放量缩短600亿磅。

选择FSAM在机身扁平蒙皮板上制造纵梁 源泉：[1]

在航空航天工业中，铝的败坏量每年约为6.3亿磅，占据每年所用原材料总量的48%。这一数据充分标明，基于摩擦的AM工夫关于航空航天工业向更可握续的大型预制件制造方法振荡具有进犯的股东作用。

3. 飞机部件制造

FSAM工夫在飞机不同部件的制造方面有着平凡的应用。举例，在制造高性能加强筋/桁条组件方面，它不错通过特定的工艺神态来收场。具体而言，通过将板材进行拼装，从而在工字梁上酿成横向加强筋，关于T型商议选择摩擦搅动焊合，而加强筋则选择摩擦搅动AM工夫。通过这种神色，不错在飞机机身或翼梁的蒙皮板上制造集成纵梁。

FSAM在翼梁腹板中对纵梁和翼肋进行一体化制造 源泉：[1]

在这一制造经由中，FSAM工艺中的摩擦机制会激勉微不雅结构的细化，这种微不雅结构的细化关于具有高Hall - Petch强化智商的合金来说是极为成心的。所谓高Hall - Petch强化智商，即合金的强度跟着晶粒尺寸的减小而增多，大多数结构探讨的轻质Mg合金以及高温钛合金和钢齐具有这一本性。

细晶粒尺寸 源泉：[3]

正如霍尔-佩奇干系所揭示的，通过减小晶粒尺寸，材料的强度概况神圣接近其自己的表面强度水平。实质上，跟着晶粒尺寸不停减小，材料的强度会握续增多，直至晶粒尺寸达到峰值强度对应的约20 - 30纳米范围[4]。

FSAM工夫构建异种合金、分级金属结构

FSAM工夫在构建由多种材料制成的结构方面具有独到的智商。在FSAM经由中，热烈的摩擦和剪切指挥有助于有用步伐不同材料界面处金属间化合物的尺寸和分裂。在传统的制造工夫中，热彭胀失配往往较为毒手，尤其是在固态制造经由中。然而，关于FSAM工夫而言，热彭胀失配不再组成阻截。这一本性使得FSAM工夫成为制造分级结构一种切实可行的路线。

FSAM工夫维修大型部件

大型部件，举例水力涡轮机转轮、成型模具、发电机齿轮箱部件以及传统基础设施（如工字梁、铁路和各样守旧、框架和支架等），它们往往具有较大的体积，往往达到几立方米的规模。这些部件蕴含着精深的能量，一朝出现故障，其更换责任濒临诸多艰苦。一方面，由于部件的大型化和复杂性，更换所需的本钱极高；另一方面，制造新部件需要较长的委派周期，这在很厚情况下无法高慢实质需求。关于这些大型部件的建造责任，传统建造方法存在一定的局限性。

FSAM工夫在大型部件不同毁伤进程建造中的应用

浅名义毁伤建造当这些大型部件出现浅名义毁伤时，不错选择另一种固态AM方法冷喷涂工夫来进行建造。冷喷涂工夫在处理这类浅名义毁伤时具有一定的有用性。较大毁伤进程建造

若大型部件损坏严重，摩擦搅动千里积增材制造工夫就可证据上风。该工夫能诓骗大型器用，达到较高制造速率（钢和铝最高约101千克/小时），举例可制造直径约3米的铝环结构。算作固态工艺，它上风繁密，能建造可焊与不行焊材料，建造时可有用驱逐残余应力，幸免影响周围材料，珍视部件加快损坏而蔓延使用寿命。旧基础设施往往由不同合金制成，即便原始合金不行用，该工夫也能用其他材料建造。

摩擦搅动在建造中的其它上风

此外，摩擦搅动不仅能产生苍劲的界面夹杂和市欢，还能有用去革职义污垢、氧化物和腐蚀材料，从而减少加工责任量。即使在异种材料千里积经由中酿成脆性金属间相，摩擦搅动也

可能将这些相明白成球状，以削弱应力斡旋。

FSAM工夫在水下建造中的潜在应用——将来的利基应用

水下搅动摩擦千里积建造工夫诚然当今仅在施行室环境中获得了考证，但它关于船舶和潜艇船体、螺旋桨等症结应用的水下建造和制造具有潜在的进犯意旨。在面前的工夫配景下，这些部件的建造责任往往选择熔焊工夫来进行。然而，熔焊工夫在应用经由中容易产生一系列问题，举例高残余应力、热裂纹以及进料不及等。与之比拟，自动搅动摩擦千里积AM工夫不仅概况有用地缓解这些工夫建造问题，还概况缩短与东说念主类水下功课探讨的风险。这使得水下搅动摩擦千里积建造工夫在将来的水下部件建造领域具有庞大的应用出息。

水下搅动摩擦千里积建造 源泉：[2]

要而论之，基于搅动摩擦的增材制造工夫在制造和建造具有简短几何时局的大型高性能结构部件方面具有权臣的上风。FSAM工夫具备产量高、材料败坏少的特色，况且概况收场不同材料之间的一语气。尤为进犯的是，这些基于固体的方法往往在低于材料熔点的温度下责任，这有助于削弱残余应力的产生。跟着工夫的不停发展，FSAM工夫有望在更多的领域获得平凡的应用和进一步的发展。

参考文件：

美女人体艺术

[1] https://link.springer.com/article/10.1007/s11837-014-1271-x

[2] http://www.herox，com/iamhydroround/656/entry/33593

[3] 10.1504/IJASMM.2017.082991女同 91

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