重慶大學李坤副教授與潘復生院士團隊發表了一篇關于高性能鎂合金電弧增材制造(WAAM)技術的系統性綜述。該綜述全面梳理了該領域的研究現狀、技術挑戰與未來發展方向,為推動鎂合金增材制造技術的工程化應用與產業化推廣提供了重要的理論參考和技術指引。
鎂合金作為最輕的金屬結構材料,具有密度低、比強度高、阻尼減震性好、生物相容性佳等優點,在航空航天、軌道交通、生物醫療及3C產品等領域具有廣闊的應用前景。傳統的鑄造、鍛造等鎂合金成形工藝存在工序復雜、材料利用率低、難以制造復雜構件等局限性。電弧增材制造作為一種以電弧為熱源、金屬絲材為原料的定向能量沉積技術,因其沉積效率高、成本較低、適合中大尺寸構件制造等特點,為高性能鎂合金復雜結構件的近凈成形開辟了新路徑。
李坤與潘復生院士團隊的綜述重點聚焦于鎂合金WAAM過程中的關鍵科學與技術問題。文章系統分析了鎂合金絲材的成分設計、制備工藝及其對打印性的影響。由于鎂化學性質活潑,在高溫電弧作用下極易氧化燃燒,并可能產生氣孔、熱裂紋等缺陷,因此對工藝過程的穩定性與保護要求極高。團隊綜述了惰性氣體保護、工藝參數優化(如電流、電壓、送絲速度、行走速度)、路徑規劃以及在線監測與控制等方面的最新研究進展,探討了如何通過精準的熱輸入管理來控制熔池形態、冷卻速度,從而細化晶粒、抑制缺陷、改善微觀組織。
在材料性能方面,綜述指出,通過合理的合金成分設計與后續熱處理工藝,WAAM成形的鎂合金構件能夠實現強度、塑性及耐腐蝕性的良好匹配。團隊還特別關注了WAAM鎂合金的各向異性問題,分析了沉積層間結合強度、織構演變規律及其對力學性能的影響機制,并提出了通過工藝調控與復合制造(如結合軋制、攪拌摩擦處理等)來改善性能均勻性的策略。
在技術推廣與應用層面,該綜述展望了鎂合金WAAM技術的產業化潛力。目前,該技術已在航空航天領域的輕量化支架、艙體骨架,以及汽車行業的原型件與定制化部件制造中展現出應用價值。推廣該技術需要產學研用協同發力:一方面需持續攻關高質量鎂合金專用絲材的低成本制備、高效穩定的打印工藝包開發、大型構件殘余應力與變形控制等核心技術;另一方面,需建立完善的材料-工藝-性能數據庫與行業標準,并針對具體應用場景開展可靠性評估與示范應用,以降低用戶的使用門檻與技術風險。
重慶大學團隊在鎂合金材料與加工領域積淀深厚,此次綜述不僅了高性能鎂合金電弧增材制造的技術脈絡,也為后續研究指明了方向,即向著更高精度、更優性能、更大尺寸、智能化和數字化的方向發展。隨著關鍵技術的不斷突破與產業鏈的逐步完善,電弧增材制造有望成為釋放鎂合金輕量化潛能、助力高端裝備制造升級的重要引擎。
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更新時間:2026-01-07 16:35:25