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來(lái)源： 長(zhǎng)三角G60激光聯(lián)盟
阿聯(lián)酋哈利法科技大學(xué)的研究人員報(bào)道了激光粉末床熔融制備同種和異種金屬混合增材制造的最新進(jìn)展希弟。相關(guān)論文以“Recent advancements in hybrid additive manufacturing of similar and dissimilar metals via laser powder bed fusion”為題發(fā)表在《Materials Science and Engineering: A》上。
重點(diǎn)：
-回顧了通過(guò)LPBF多材料和混合金屬增材制造的現(xiàn)有文獻(xiàn)愤诱。
-強(qiáng)調(diào)了同種金屬和異種金屬混合AM的復(fù)雜性對(duì)比蝎杯。
-討論了混合AM零件的微觀結(jié)構(gòu)、電化學(xué)和力學(xué)特性薄罕。
-探討了混合金屬AM的應(yīng)用究孕、局限性和未來(lái)發(fā)展方向庸毫。
增材制造（AM）是一項(xiàng)變革性技術(shù)范舀，有助于高精度合是、定制化和高速度生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)。雖然傳統(tǒng)的金屬零件AM工藝傳統(tǒng)上只使用單一材料锭环，但對(duì)由兩種或多種金屬混合制成的零件需求卻在不斷增長(zhǎng)聪全。本文全面回顧了使用激光粉末床熔融技術(shù)（LPBF）對(duì)金屬零件進(jìn)行多材料AM加工的最新進(jìn)展。深入分析了雙金屬LPBF零件的界面特征和性能辅辩，為了解同種金屬和異種金屬焊接過(guò)程中復(fù)雜的工藝-結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系提供了寶貴見解难礼。此外，文章還探討了異種金屬混合3D打印中的固有挑戰(zhàn)墩倔，包括物理和化學(xué)性質(zhì)的實(shí)質(zhì)性差異社殉、有害金屬間化合物的形成以及元素偏析。針對(duì)這些障礙眨涯，該研究深入探討了文獻(xiàn)中提出的各種策略，如調(diào)整工藝參數(shù)逻事、整合第三種材料的夾層以及利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法凑溜。此外，研究還概述了混合LPBF結(jié)構(gòu)AM的應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展方向畜溺，為這一快速發(fā)展領(lǐng)域的潛在研究提供了完整的路線圖柔些。
利用LPBF等技術(shù)，增材制造改變了3D零件的生產(chǎn)硬毕，提供了設(shè)計(jì)靈活性呻引、降低了成本，并有可能用多種材料制造出復(fù)雜的3D混合零件吐咳。本文對(duì)最先進(jìn)的LPBF多材料金屬增材制造技術(shù)進(jìn)行了全面綜述逻悠，主要發(fā)現(xiàn)如下：
1.通過(guò)LPBF連接同種合金并沒有帶來(lái)獨(dú)特的挑戰(zhàn)。Al-Al韭脊、Fe-Fe 和 Ti-Ti 接頭主要表現(xiàn)出良好的冶金結(jié)合童谒。然而，焊接鐵-鐵接頭更容易出現(xiàn)凝固裂紋沪羔。
2.通過(guò)LPBF連接異種合金面臨著重大挑戰(zhàn)饥伊，這些挑戰(zhàn)是所考慮的材料組合所特有的。連接鋁和鈦合金的主要挑戰(zhàn)是形成脆性的鋁鈦金屬間化合物蔫饰，而連接銅和鋼合金的主要挑戰(zhàn)在于熱物理性能的差異和銅向鋼中的遷移陈谜，這兩種情況都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的開裂。相比之下喇暴，連接鋼和鎳超合金的主要挑戰(zhàn)在于晶界中的元素偏析以及隨后形成的脆性拉維斯相和碳化物牍系。盡管如此，與焊接相比倍熄，LPBF的聚焦激光能量和即時(shí)冷卻可減少鋼-鎳超合金對(duì)的偏析程度户寺。
3.兩種金屬合金界面上的成分梯度可通過(guò)逐漸改變成分來(lái)增強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度，降低界面上的殘余熱應(yīng)力混检，提高混合零件的力學(xué)性能抢督。然而，在成分梯度中連接異種金屬合金對(duì)具有挑戰(zhàn)性写并，因?yàn)閮煞N合金之間的暴露程度增加會(huì)增加有害效應(yīng)的可能性喧雹，如元素偏析、脆性金屬間相形成和液態(tài)金屬脆化于嚼。通過(guò)仔細(xì)優(yōu)化不同成分下的工藝參數(shù)蚪缚，可以減少界面缺陷。
4.添加中間層或使用均勻激光分布已被證明可成功限制混合和缺陷的形成贫怀。
5.合理地選擇中間層材料可能會(huì)阻礙異種合金的混合米苹，反而會(huì)誘發(fā)強(qiáng)化相的形成。例如砰琢，在鋁-鈦接合處添加銅夾層可阻礙脆性鋁-鈦金屬間相的形成蘸嘶，轉(zhuǎn)而形成強(qiáng)化銅-鋁和銅-鈦相。
6.盡管在該領(lǐng)域發(fā)表了大量論文陪汽，但對(duì)通過(guò)LPBF制造的多材料零件的剪切训唱、腐蝕和疲勞行為仍然缺乏了解。
通過(guò)LPBF進(jìn)行混合打印具有廣泛的應(yīng)用挚冤，可分為三個(gè)主要領(lǐng)域：(i) 經(jīng)濟(jì)高效地制造復(fù)雜零件况增，(ii) 通過(guò)連接兩種或多種材料優(yōu)化性能和功能，以及(iii)修復(fù)受損零件训挡。綜述文件強(qiáng)調(diào)了未來(lái)的發(fā)展方向澳骤，預(yù)計(jì)將優(yōu)先整合成分梯度以及先進(jìn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和機(jī)器學(xué)習(xí)工具，以增強(qiáng)多材料AM工藝澜薄，從而有望在各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)重大創(chuàng)新为肮。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.146833
相關(guān)鏈接：
Hybrid metal additive manufacturing: A state–of–the-art review，Advances inIndustrial and Manufacturing Engineering肤京，doi.org/10.1016/j.aime.2021.100032
