鎂基復(fù)合材料增材制造研究進(jìn)展及前景展望(2)
時間：2024-03-29 09:52 來源：WAAM電弧增材 作者：admin 閱讀：次
圖11 晶粒微觀結(jié)構(gòu)(a) ZK60，(b) 0.2Cu/ZK60，(c) 0.4Cu/ZK60，(d) 0.6Cu/ZK60，(e) 0.8Cu/ZK60，(f)晶粒尺寸統(tǒng)計(jì)
圖12 LPBF法對SiC/WE43復(fù)合材料的碳化硅顆粒分布
圖13 (a)測量的激光吸收，（b-d）模擬了AZ31B合金和CNTs/AZ31B復(fù)合材料的模擬溫度分布（e-f）和熔池形貌
圖14
平面凝固前沿和球形納米顆粒的(a)模型示意圖，(b)粘性捕獲和布朗捕獲，正范德華勢和負(fù)化學(xué)鍵能；捕獲的能壘，如果布朗勢大于能壘，布朗捕獲發(fā)生，(c)自發(fā)捕獲，負(fù)范德華勢和負(fù)化學(xué)鍵能，(d)金屬熔核殼納米顆粒體系的構(gòu)建示意圖和(e)哈馬克常數(shù)（zJ）與主要材料的原子序數(shù)
圖15 (a)TEM/AD91D和LPBF SiC/AZ91D復(fù)合材料α-Mg顆粒中Al8Mn5顆粒的AEM/EDS分析，以及SiCnp生長控制效果的(b)示意圖
圖16 (a)無沉積和(b)銀沉積的溫度分布激光束中心附近的溫度分布圖
圖17 人骨肉瘤MG63細(xì)胞在Cu/ZK60提取物中培養(yǎng)1、3和5d后的相對生長速率
三、關(guān)鍵結(jié)論
目前對AM MMCs的AM技術(shù)和新材料體系的研究相對有限。盡管人們對AM工藝、MMCs的微觀結(jié)構(gòu)和性能有了一定的了解，但與鋁、鎳和鎂基復(fù)合材料的增材制造相比，AM MMCs的發(fā)展仍處于初級階段，增材制造鎂基復(fù)合材料未來的發(fā)展方向和亟待解決的問題如下：
1、鎂基復(fù)合材料的組成設(shè)計(jì)上：(i)有必要開發(fā)和優(yōu)化鎂基體的組成，以獲得與鋼筋相匹配的合金體系。（ii）探索更合理的尺寸、類型、形態(tài)、體積分?jǐn)?shù)和鋼筋的組合。（iii）新型多相加固體系的開發(fā)可以有效地克服單相加固分散性差和添加量低的問題。
2、增材制造鎂基復(fù)合材料原料的選擇上：必須提高和優(yōu)化原料的質(zhì)量和特性，建立AMmmc（增材制造鎂基復(fù)合材料）的粉末和電線的使用標(biāo)準(zhǔn)。
3、增材制造工藝的研究上：(i)必須積極探索相關(guān)加工參數(shù)的影響，闡明微觀特征的演化機(jī)制和缺陷的類型、分布、大小的影響機(jī)制AM部分綜合機(jī)械性能，并闡述強(qiáng)非平衡態(tài)的凝固行為。（ii）利用高速同步x射線成像等各種原位技術(shù)，可以實(shí)時揭示AM過程中缺陷的形成機(jī)理和各種缺陷的相互耦合效應(yīng)。結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對AM MMCs的缺陷、微觀結(jié)構(gòu)和性能的精確控制。（iii）制造多孔材料可以提高利用AM技術(shù)制造新的多功能部件的能力。（iv）開發(fā)表面質(zhì)量和尺寸精度的在線監(jiān)測和智能控制系統(tǒng)勢在必行。
4、AM MMCs的機(jī)理分析上：(i) 探索MMCs的微觀結(jié)構(gòu)特征和演化規(guī)律，以及在增強(qiáng)體存在的條件下沉淀物和基體之間的相互擴(kuò)散行為和增材制造過程中的復(fù)雜及多次熱循環(huán)。（ii）探索沉淀相與基體界面反應(yīng)層的生長動力學(xué)和微觀擴(kuò)散機(jī)制（iv）進(jìn)一步研究增材制造鎂基復(fù)合材料的斷裂機(jī)理。
5、AM MMCs的其他性能的擴(kuò)展上：可以靶向提高鎂基復(fù)合材料的高溫性能、耐磨性、導(dǎo)電性、腐蝕性和生物相容性等特定性能，進(jìn)一步擴(kuò)大MMCs的應(yīng)用范圍。
6、AM后處理系統(tǒng)的研究上：必須開展后續(xù)熱處理工藝以及后續(xù)熱等靜壓、開模鍛等密控處理和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化施工，規(guī)范組織和性能，從根本上解決“增材制造零件機(jī)械性能能達(dá)到鑄件水平但不滿足鍛件水平”、“高溫耐久性能滿足鍛件要求，但不滿足鑄件要求”的問題。
四、論文引用
Chenghang Zhang,Zhuo Li,Jikui Zhang,Haibo Tang,Huaming Wang. Additive manufacturing of magnesium matrix composites: Comprehensive review of recent progress and research perspectives [J]. Journal of Magnesium and Alloys, 2023, 11 (2): 425-461. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jma.2023.02.005
(責(zé)任編輯：admin)
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