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标准解读 || 《汽车用铝及铝合金搅拌摩擦焊技术条件》 

    随着社会对汽车节能减排的日益重视，轻量化技术得到了世界各汽车企业的高度关注。《中国制造 2025》中将轻量化作为汽车行业的重点发展方向，并提出要加快促进铝合金、镁合金等轻质材料在汽车上的应用以实现整车减重的目标。除了轻合金的使用外，成形、连接技术等工艺改进也是实现汽车轻量化的重要途径。搅拌摩擦焊技术是一种新型焊接工艺，具有接头性能好、低缺陷、高强度以及环保等特点，可对多种熔焊性能差的金属进行焊接，已广泛应用于航空航天以及船舶制造等领域。

导读：传统的金属3D打印技术多是采用高能束将材料熔化后完成冶金结合，由于熔化过程涉及固液相变，导致材料在打印中难免产生缺陷。MELD制造公司推出的搅拌摩擦沉积3D打印技术则另辟蹊径，开发出了一种不使用高能热源，也不需要保护气氛的新型搅拌摩擦沉积增材制造技术，且拥有十倍于粉末床熔融技术的成形速度。

近日， 位于弗吉尼亚州克里斯蒂安斯堡的3D打印技术开发商MELD制造公司已经与弗吉尼亚理工大学开展合作，以寻求进一步推进其增材制造摩擦沉积技术。

一直以来，MELD制造公司都在持续推进金属摩擦沉积工艺的开发和研究，同时制造基于该技术的3D打印机。现在，来自弗吉尼亚理工大学材料科学和工程实验室的Yu研究小组已经开始以学术身份带头研究该技术。

 调修次数对6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响

   平头搅拌针调修是指在原有焊缝背面用无搅拌针的搅拌头对焊缝再次进行搅拌摩擦焊，使焊缝温度升高，改善FSW接头性能。对平头搅拌针不同调修次数的高速列车用6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头进行脉动拉伸疲劳试验，利用扫描电镜观察分析疲劳断口，试验结果表明：铝合金搅拌摩擦焊接头指定寿命为1×10^7次的中值疲劳极限随着搅拌针调修次数的增加而升高。平头搅拌针调修两次时焊接接头的疲劳极限强度较高，焊缝背面边缘是本次试验集中产生裂纹的部位。启裂区和扩展区疲劳纹清晰；终断区为深韧窝状花样的韧性断口。

近日，广东省科学院中乌焊接研究所智能化搅拌摩擦焊接与制造团队在铝-铜异种金属搅拌摩擦焊接技术研究方面取得新突破。相关研究相继发表于《材料科学与工程》和《材料加工技术》杂志。

铝-铜复合结构散热器是保障新能源汽车动力电池安全服役并提升其使用寿命的关键部件。但铝、铜由于物理、化学性能差异较大，焊接制造过程中极易产生缺陷，急需突破此技术瓶颈。该团队创新性地采用静轴肩搅拌摩擦焊接（SSFSW）新方法实现了铝-铜异种金属高质量的焊接，接头抗拉强度可达243MPa。研究发现，采用非旋转轴肩可抑制材料混合，避免由于铝、铜物理性能差异导致的裂纹、孔洞等缺陷。同时，该方法可以显著降低焊接温度，有效抑制界面金属间化合物的生成，降低了接头脆性。

 导读：天津大学杨新岐教授已开发成功固相摩擦挤压增材制造技术及设备，基于美国MELD的工艺原理，已成功实现增材制样制备。

搅拌摩擦增材制造(Friction Stir Additive Manufacturing, FSAM)与固相摩擦挤压增材制造(Friction Extrusion Additive Manufacturing , FEAM)是近年来基于摩擦焊原理开发的创新金属固相增材制造技术，它利用分层累积与摩擦挤压塑性变形加工原理实现金属沉积过程。在增材制造中金属材料不发生熔化与凝固现象，克服了熔焊增材工艺中不可避免地会出现孔隙、未熔合及热裂纹等必须通过增材组织调控、焊后热处理、热等静压及机械辊压等手段无法完全消除的各种冶金缺陷，其增材沉积层具有锻造组织特征和优异力学性能，因而在高性能铝镁等轻质合金结构制造领域具有巨大应用潜力。

摘要 采用新型超声振动强化搅拌摩擦焊接工艺实现了6061-T6铝合金以及QP980高强钢的搭接焊，对比分析了有无超声作用下，接头的宏观形貌、微观组织和拉伸剪切性能，同时研究了超声振动对焊接载荷的影响。结果表明：焊接前对母材施加超声振动，可以起到软化母材的作用，促进了材料的塑性流动，扩大了铝/钢界面区和焊核区，使更多的钢颗粒随搅拌针旋转进入铝合金侧，在界面区边缘形成钩状结构，进而提高了接头的失效载荷；超声改变了FSW接头断裂位置和断口形貌，提高了接头力学性能，在本实验工艺参数范围内，接头最大的平均失效载荷为4.99 kN；当焊接速度为90 mm/min，下压量为0.1 mm时，施加超声振动使接头的平均失效载荷提高了0.98 kN，拉剪性能提升28.24%；施加超声振动后轴向力F_z、搅拌头扭矩M_t和主轴输出功率分别下降2.46%，6.44%和4.59%。

摘要：基于搅拌摩擦的固相增材制造是大型轻质合金构件成形制造的新技术, 已成为国内外先进成形制造领域研究的热点之一。本文对目前国内外基于搅拌摩擦的金属固相增材制造技术及其相关工艺机理的研究现状进行了分析和总结。常见的基于搅拌摩擦的固相增材制造技术可分为三类: 基于搅拌摩擦搭接焊原理, 使板材逐层堆积, 从而获得增材构件的搅拌摩擦增材制造(friction stir additive manufacturing, FSAM)技术; 采用中空搅拌头, 通过添加剂(粉末或丝材)进行固相搅拌摩擦沉积的增材制造(additive friction stir deposition, AFSD)技术; 采用消耗型棒材, 通过棒材的摩擦表面处理, 形成增材层的摩擦表面沉积增材制造(friction surfacing deposition additive manufacturing, FSD-AM)技术。重点分析了金属材料基于搅拌摩擦的固相增材制造技术的国内外研究与应用现状, 对比了三类基于搅拌摩擦的固相增材制造技术的特征及其工艺优缺点。最后指出增材工艺机理、形性协同控制、外场辅助工艺改型、新材料应用和人工智能优化是基于搅拌摩擦的固相增材制造技术未来研究的重点方向。摘要：基于搅拌摩擦的固相增材制造是大型轻质合金构件成形制造的新技术, 已成为国内外先进成形制造领域研究的热点之一。