搅拌摩擦叠层制造细晶材料组织特征及显微硬度

采用搅拌摩擦叠层制造技术制备块体细晶铝合金试样,并对试样成形特点、不同区域的显微组织及显微硬度等进行了研究。结果表明:试样结构致密,无气孔等缺陷存在;两板叠加加工后,返回侧hook沟向加工中心区伸入,而前进侧的则向上弯曲,经过二次搅拌后,hook沟伸入内部现象消失,开始向上弯曲,与前进侧类似。组织观察发现主要由细小等轴晶组成,但晶粒尺寸大小不一。其中最表面一层中心区的晶粒最细小,越底部位置加工区的晶粒尺寸越大。最上层轴肩区内的晶粒发生异常长大,过渡区中晶粒由于受到二次搅拌而细化,但其下方带状层中的细小晶粒发生粗化。显微硬度测试发现沿厚度方向上叠层试样硬度自下而上呈不断升高的趋势,这与试样晶粒尺寸分布情况相符。

2195铝合金叠层搅拌摩擦增材制造数值模拟研究

高强铝合金兼具轻质和高强等诸多优点,在航空航天制造领域的应用也越来越广泛,而叠层搅拌摩擦增材制造技术(friction stir additive manufacturing,FSAM)为其一体化制造成形提供了潜在的应用前景,同时进一步提升高强铝合金复杂构件的服役性能。本文采用数值模拟的研究方法,基于耦合欧拉-拉格朗日算法,建立了2195铝合金FSAM过程的三维有限元热力耦合计算模型,分析了FSAM过程中增材构件温度场、流场以及应变场的分布规律,旨在为研究FSAM构件的成形特征及材料流变行为提供理论基础,为改善高强铝合金FSAM构件的成形质量提供指导。