超声辅助摩擦滚动增材制造

铝/钢界面缺陷消除

在铝/钢异种金属增材制造中引入Z向超声振动,将界面接触模式从线接触转变为周期性点接触,协同调控温度、扩散和金属间化合物破碎,实现无缺陷高强度结合。

Wu, Chenghao · 刘海滨 · 谢瑞山 · Yangyang, Sun · Jihang, Li · Yusheng, Zhou · Qingxiong, Lu · 林健 · Zhao, Yanhua · 陈树君

Journal of Manufacturing Processes 2026

参数信息

界面峰值温度
387 °C
金属间化合物层平均厚度
0.88 μm
接头平均抗拉强度
188 MPa
铝侧晶粒尺寸
8.31 μm

技术优势

抑制界面脆性相

超声振动将界面峰值温度从476°C降至387°C,金属间化合物层平均厚度从1.74μm减至0.88μm,并形成局部纳米级不连续结构,降低脆性断裂风险。

提升接头强度

接头平均抗拉强度从150MPa提升至188MPa,且断裂完全发生在铝基体内部,呈现均匀韧窝,表明界面结合强度高于铝基体。

细化铝侧晶粒

铝侧晶粒尺寸从10.88μm细化至8.31μm,再结晶程度显著提高,有利于增强塑性流动和机械互锁。

应用场景