圆柱面点阵自生Al_(2)O_(3)铝合金粉芯丝材开发及应用

基于Al和NiO的冶金反应设计了圆柱面点阵电弧增材制造自生Al_(2)O_(3)铝合金粉芯丝材,进行了热分析;制备了直径1.2 mm的自生Al_(2)O_(3)铝合金粉芯丝材,研究了其工艺性能,分析了自生Al_(2)O_(3)的尺寸、形貌,并测试了单元杆的热导率和强度;利用该粉芯丝材在直径157 mm的圆柱面上成形了两层金字塔点阵结构。结果表明:Al和NiO冶金反应的最大反应速率温度为1038.9℃,能够在电弧增材制造条件下可靠进行;粉芯中含1.5%NiO的铝合金粉芯丝材在电弧增材制造中电弧稳定、熔滴呈均匀小颗粒过渡、过程平稳、飞溅率小于0.74%。研发的粉芯丝材成形点阵单元杆表面粗糙度小于10.40μm,自生成了大量的密排六方α-Al_(2)O_(3),尺寸在50~300 nm之间,与铝基体的界面结合良好;单元杆的热导率为103.68 W/(m·K),平均抗拉强度达到了288 MPa;成形的圆柱面点阵单元杆直径误差在±0.1 mm以内,倾角误差在±0.9°以内,具有较高的精度。在隔热实验中点阵测试件上下表面的温差超过400℃,具有良好的隔热性能。点阵测试件的抗压强度约65 MPa,压缩性能较稳定。