一种叠层复合构件搅拌摩擦固相增材制造装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种叠层复合构件搅拌摩擦固相增材制造装置及方法，所述装置为分段式搅拌针以及与其配合的多层增材结构。包括如下步骤：将待焊基板表面清理后，在其表面依次叠加放置中间复合层和低熔点金属层，并用夹具夹紧；增材过程中，所述分段式搅拌针的第一段穿过中间复合层，并压入基板，第二段位于增材层中的低熔点金属层内；分段式搅拌针沿设定轨迹运动，完成第一层叠层结构的增材。当需要进行多层、多道增材时，重复以上步骤。本发明专利技术能够避免大差异材料叠层增材所存在的金属间化合物层较厚，以及进行高熔点材料层增材时，由于摩擦产热过高引起低熔点材料重熔并导致增材构件成形精度降低、性能下降的问题。性能下降的问题。性能下降的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种叠层复合构件搅拌摩擦固相增材制造装置及方法


[0001]本专利技术属于搅拌摩擦固相增材制造
，尤其涉及一种叠层复合构件搅拌摩擦固相增材制造装置及方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]随着经济与社会的不断发展，各种金属材料的应用场合也不断多元化，这对于材料本身的综合性能也提出了更高的要求。单一材料已经越来越难以满足复杂条件下的使役性能要求，金属复合材料的出现为解决这个问题带来了方向。叠层金属复合材料作为一种复合材料，在保持母材金属特性的同时实现互补，能充分发挥两种材料的性能和优点。然而，传统的叠层复合材料制造方法存在受工件形状限制、需要高温、加工时间长等问题，严重制约了更多叠层复合构件的制备。
[0004]搅拌摩擦增材制造是一种固相增材制造技术，主要通过材料的叠加实现增材制造，其增材制造温度较低，同时具有挤压锻造作用，可以实现叠层材料之间良好的冶金结合，并能减少金属间化合物的生成，提高构件性能。与熔融增材制造技术相比，固相增材制造过程中不存在金属的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叠层复合构件搅拌摩擦固相增材制造装置，其特征在于：多段式搅拌针以及与其配合的多层增材结构，所述的多段式搅拌针，第一段采用耐磨耐高温材料制成，第二段采用高韧性材料制成，第二段位于第一段和轴肩之间，第一段、第二段和轴肩的直径依次增大，呈台阶状；多层增材结构包含异种材料或者同种材料，增材层中低熔点合金层位于高熔点合金层之上，低熔点合金层的厚度大于或等于搅拌针第二段长度；增材制造时，搅拌针第二段位于低熔点合金层中，搅拌针第一段位于高熔点合金层中，搅拌头轴肩不与中间复合层的高熔点合金层直接接触。2.根据权利要求1所述的叠层复合构件搅拌摩擦固相增材制造装置，其特征在于：增材层中低熔点合金层厚度与搅拌针第二段长度的比值为1:0.9
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1。3.根据权利要求1所述的叠层复合构件搅拌摩擦固相增材制造装置，其特征在于：增材层中高熔点复合层的厚度与搅拌针第一段长度之比为1:1
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1.2；优选的，搅拌针第一段和第二段总长度之和与多层增材结构的厚度之比为1
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1.2:1。4.根据权利要求1所述的叠层复合构件搅拌摩擦固相增材制造装置，其特征在于：第一段、第二段和轴肩的直径依次增大，呈台阶状，第一段直径为整体增材层厚度0.7
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3倍；优选的，第二段直径为第一段直径1.5
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3倍。5.根据权利要求4所述的叠层复合构件搅拌摩擦固相增材制造装置，其特征在于：搅拌头轴肩直径为搅拌针第二段直径的1.05
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1.5倍；优选的，当采用静轴肩时，搅拌头静轴肩直径为搅拌针第二段直径的1.5
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3倍。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，张贤昆，戴国欣，肖亦辰，姜悦，武传松，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：