搅拌摩擦增材制造技术研究现状与发展趋势

刘正武1,2 赵凯1,2 齐超琪1,2 杜洋1,2 封小松1 （1.上海航天设备制造总厂有限公司；2.中国航天科技集团有限公司增材制造工艺技术中心）

摘要： 现有的高能束增材制造技术在成形大型高性能金属构件时存在适用材料范围有限、能源利用率低以及成形件各向异性等工艺特点，搅拌摩擦增材制造是近年来发展起来的一项新型固相增材制造技术，其无液态金属熔凝过程的成形特征为铝合金、镁合金等易氧化轻质合金的高性能快速制备提供了新的增材制造途径。文中首先指出现有高性能金属构件增材制造技术应用的局限性，重点介绍搅拌摩擦增材制造技术的工艺原理、性能优势及应用现状。综述了国内外所开展的主要搅拌摩擦增材制造技术现状，包括同轴送料式、预置料式等类别，进而展示了搅拌摩擦增材制造技术在轻质大型结构件增材制造及特征结构添加，梯度材料与涂层制备，缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面的应用潜力。最后，对搅拌摩擦增材制造技术的发展趋势进行了展望。通过文中综述，以期推动该技术在国内航空航天等领域大型轻质材料构件的制备方面实现应用。创新点： （１）为解决现有激光／ 电子束等高能束增材制造技术在轻质材料构件应用方面的局限性，文中对搅拌摩擦增材制造这一新型固相增材制造技术开展调研分析，其无液态金属熔凝的成形特性使得制件不会形成与快速凝固相关的缺陷，如孔隙率、热烈纹、元素偏析、稀释、微细分散氧化物聚集以及高残余应力，具有更高成形效率、更大成形尺寸、更优的力学性能。（２）文中通过对搅拌摩擦增材制造技术的工艺特性与应用现状分析，总结出了该技术在轻质大型结构件增材制造、特征结构添加、梯度材料与涂层制备、缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面具备较大的应用潜力。

关键词： 增材制造； 搅拌摩擦； 固相成形； 研究进展； 发展趋势