固相搅拌摩擦沉积增材制造技术研究进展
作者:
作者单位:

1.南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京211106;2.南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室,南京210016

作者简介:

沈一洲,男,博士,教授,博士生导师,国家“万人计划”青年拔尖人才,江苏省某创新平台负责人,国家首批“博新计划”人才,江苏省“优青”基金获得者,江苏省“青蓝工程”优秀骨干教师,南京航空航天大学“长空学者”,新加坡南洋理工大学博士后,主要从事材料表界面加工与应用研究。研究成果被Advances in Engineering、科技日报等媒体杂志报道,入选全球前2%顶尖科学家榜单(2022/2023)。在表/界面科学与工程领域,出版中英文学术专著各1部,以第一/通信作者发表了80余篇高水平学术论文,其中10篇IF>10,封面论文2篇,SCI高被引论文3篇,他引超4 000次,获邀在顶级综述期刊上发表长文综述( Progress in Materials Science);先后申请国家发明专利40余项,其中PCT国际发明专利2项,美国专利2项,已授权20项,登记软件著作权5项。研究成果获江苏省科学技术二等奖、军事科学技术进步二等奖、日内瓦国际发明展特别金奖/银奖、江苏省航空航天学会科学技术一等奖、江苏省复合材料学会科学技术一等奖、江苏省材料学会科学技术一等奖、江苏省科协优秀论文二等奖、南京市优秀自然科学论文奖、美国GE通用电气公司科技创新三等奖、南京航空航天大学“青年学者”创新奖等,在多家军/民口单位实现技术转化。

通讯作者:

周泽星,男,硕士研究生,E-mail:zhouzexing@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

TG453.9

基金项目:

国家自然科学基金(52075246);江苏省自然科学基金(BK20211568);中央高校基础研究基金(NE2022005);苏州市基础研究项目(SJC2022032);航空工业气动院“新风向”联合创新项目(XFX20220301)。


Research Progress on Solid-State Additive Friction Stir Deposition Manufacturing Technology
Author:
Affiliation:

1.College of Materials Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 211106, China;2.State Key Laboratory of Mechanics and Control for Aerospace Structures, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China

Fund Project:

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    摘要:

    搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition, AFSD)是一种先进的固相增材制造(Additive manufacturing, AM)技术。与传统基于熔融的增材制造技术相比,它具有增材结构致密、材料低变形和过程高效节能等优势,在航空装备制造、交通运输、机械制造等领域拥有广阔的应用前景。本文综述了AFSD技术的原理、优势、组织演变特点和应用情况。重点介绍了AFSD过程中“工艺条件-微观组织-力学性能”相关性的研究现状,沉积材料力学性能受材料流动状态、界面连接机制、微观组织演变情况的综合影响。列举了AFSD技术在大型构件整体制造、高性能涂层、表面缺陷修复等领域的应用。最后,对AFSD技术进行了展望,指出该技术在工艺与组织变化耦合、原位变形条件模拟、工具头设计和新材料增材等方面需进一步研究和突破。

    Abstract:

    Additive friction stir deposition (AFSD) is an advanced solid-state additive manufacturing(AM)technology. Compared with traditional melt-based additive manufacturing techniques, AFSD offers several advantages including a dense additive structure, low material deformation, high process efficiency and energy savings. It has extensive applications in aerospace equipment manufacturing, transportation, mechanical manufacturing, and other fields. This paper presents a review of the principles, superiorities, microstructure evolution characteristics, and applications of AFSD technology. The focus is on the current research status regarding the correlation between “process conditions-microstructure-mechanical properties” during the AFSD process, and the mechanical properties of deposited materials are affected by the flow state of materials, interfacial connection mechanism, and microstructural evolution. The applications of the AFSD technology in integral manufacturing of large components, high-performance coatings, and surface defect repair are listed. Finally, the prospects of the AFSD technology are discussed, pointing out that further research and breakthroughs are needed in areas such as coupling of process parameters with microstructural changes, in-situ deformation condition simulation, tool head design, and additive manufacturing of new materials.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

沈一洲,周泽星,吕万程,郭训忠,陈晓荻,王笑.固相搅拌摩擦沉积增材制造技术研究进展[J].南京航空航天大学学报,2024,56(1):1-16

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  • 收稿日期:2023-11-27
  • 最后修改日期:2023-12-30
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  • 在线发布日期: 2024-03-13
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