高强铝合金连续送丝搅拌摩擦增材再制造技术

袁靖宇; 孟祥晨; 陈佳霖; 谢聿铭; 张欣盟; 黄永宪

doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000385

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材料工程 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (5) : 85-92. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000385

熔丝增材制造专栏

高强铝合金连续送丝搅拌摩擦增材再制造技术

袁靖宇 ¹ ,
孟祥晨 ¹^,² ,
陈佳霖 ¹ ,
谢聿铭 ¹^,² ,
张欣盟 ³ ,
黄永宪 ¹^,²

作者信息 +

Wire-friction stir additive remanufacturing of high strength aluminum alloys

Jingyu YUAN ¹ ,
Xiangchen MENG ¹^,² ,
Jialin CHEN ¹ ,
Yuming XIE ¹^,² ,
Xinmeng ZHANG ³ ,
Yongxian HUANG ¹^,²

Author information +

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摘要

针对铝合金构件在生产或服役过程中出现的大尺寸裂纹或磨损缺肉等问题，提出了连续送丝搅拌摩擦增材再制造方法，设计了由专用送丝装置、静止轴套与螺杆结构搅拌头组成的搅拌摩擦增材再制造工具，实现了高强铝合金板材表面预置宽度10 mm且深度2 mm的凹槽缺陷的有效填充与修复。结果表明：修复件表面成形良好，组织均匀，力学性能良好；通过动态回复和再结晶过程对晶粒进行细化，晶粒尺寸为1.59 μm；修复件平均抗拉强度和伸长率分别为（410±8） MPa和（11.9±0.9）%，相较于带缺陷试样分别提高了26% 和159%；断口表面具有大量的韧窝，呈典型的韧性断裂特征。

Abstract

A wire-based friction stir additive remanufacturing （W-FSAR） method is proposed to address large cracks and material loss in aluminum alloy components during production and service. The W-FSAR tools consist of a wire feeding device， a stationary sleeve， and a screw-structured stirring head. This method effectively fills and repairs 10 mm-width and 2 mm-depth groove defects in aluminum alloy components. The results indicate the repaired sample has high repair efficiency， smooth morphology， homogeneous microstructure， and excellent mechanical properties. The dynamic recovery and recrystallization processes refine the grain size to 1.59 μm. The ultimate tensile strength and elongation of the repaired samples are （410±8） MPa and （11.9±0.9）%， respectively， which increase by 26% and 159% compared to the worn-out specimens. There are numerous dimples on the fracture surface， exhibiting typical ductile fracture characteristics.

关键词

搅拌摩擦修复 / 固相再制造 / 7A52铝合金 / 微观组织 / 力学性能

Key words

friction stir repairing / solid state remanufacturing / 7A52 aluminum alloy / microstructure / mechanical property

中图分类号

TG453.9 / TB31

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袁靖宇 , 孟祥晨 , 陈佳霖 , 等. 高强铝合金连续送丝搅拌摩擦增材再制造技术. 材料工程. 2025, 53(5): 85-92 https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000385

Jingyu YUAN, Xiangchen MENG, Jialin CHEN, et al. Wire-friction stir additive remanufacturing of high strength aluminum alloys[J]. Journal of Materials Engineering. 2025, 53(5): 85-92 https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000385

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基金

黑龙江省自然科学基金项目(LH2022E058)

中央高校基本科研业务费专项资金资助(HITDZJJ2023006)

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Received	Revised	Published
2024-05-27	2024-07-04	2025-05-20
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2025-06-18

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