史清宇传授团队——搅拌摩擦堆积增材制制碳纳

　　下的力学行为、航天环节部件高靠得住性焊接取毗连手艺、以及材料失效机理取寿命预测研究。已正在《Nature Communications》《Acta Materialia》和《Journal of Magnesium and Alloys》等国际权势巨子期刊颁发SCI论文10余篇，多篇聚焦异种金属焊接界面调控、接头靠得住性，被普遍援用。出格是，开辟了一种原位淬火搅拌摩擦加工（IQ-FSP）方式，正在双相Mg-Li-Al合金中实现了超高比强韧、超耐侵蚀和抗时效软化的协同提拔，处理了超轻合金范畴持久存正在的难题。博士后，师从史清宇传授，专注于镁锂合金、铝合金及铝基复合材料的搅拌摩擦堆积增材制制手艺研究。正在坐期间，他深切摸索了高强度耐侵蚀先辈布局材料的低密径，通过原创性尝试设想优化了材料微不雅组织取力学机能，显著提拔了材料正在极端下的不变性，为航空航天轻量化使用供给了环节支持。高强轻量化金属布局材料是航空航天、高端配备和新能源汽车等国度计谋范畴的焦点需求。2A12铝合金因其优异的比强度和加工机能被普遍使用，但其强度和耐蚀性仍难以满脚新一代配备对“更轻、更强、更靠得住”的分析要求。碳纳米管（CNTs）做为抱负加强体，可显著提拔铝基复合材料的力学取功能机能，但保守制备方式易导致CNTs团聚、界面反映或高温烧损等问题，严沉限制其工程使用。近年来，搅拌摩擦堆积（Additive Friction Stir Deposition， AFSD）做为一种新兴的固态增材制制手艺，凭仗无熔池、低热输入、高致密性等劣势，为高机能金属基复合材料的近净成形供给了全新可能。然而，CNTs/2A12复合材料可否通过AFSD实现高质量成形，并同步优化其组织取多机能协同，尚属空白。近日，机械工程系史清宇传授机械团队正在正在搅拌摩擦增材制制范畴取得主要冲破初次成功制备出尺寸为150mm（长）×29mm（宽）×22mm（高）的碳纳米管加强2A12堆积件！本研究以商用挤压态CNTs/2A12复合材料棒材（含1。5 wt。% CNTs）为原料，采用自从研发的搅拌摩擦堆积设备，打印速度30 mm/min）下成功制备出高度达22 mm的块体构件。整个堆积过程正在固态下完成，峰值温度仅为468C，远低于铝的熔点，无效避免了CNTs氧化分化及熔融增材常见的气孔、裂纹等缺陷。通过共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）察看，堆积层概况呈现典型的“洋葱环”描摹，层间连系优良，无宏不雅孔洞或未焊合缺陷。EBSD阐发表白，原始材猜中沿挤压标的目的的粗大纤维组织被完全打破，改变为平均藐小的等轴晶，履历多次热轮回冲击后平均晶粒尺寸由原始的～1。12 m略微添加至～1。45 m，仍能连结晶粒尺寸的热不变性和显著了各向同性。XRD取拉曼光谱，堆积后CNTs布局完整，未发生较着毁伤或Al4C3界面反映，保障了载荷传送效率。力学机能测试显示，增材样品正在横向取堆积标的目的均表示出优异的强塑性婚配：抗拉强度达450465 MPa，延长率1518%，全面优于原始挤压态材料（UTS450 MPa，El。10%）。大量CNTs拔出取桥接行为无效障碍裂纹扩展，是塑性提拔的环节机制。尤为凸起的是，材料的耐侵蚀机能实现逾越式提拔。增材样品正在3。5 wt。% NaCl溶液中的侵蚀电流密度仅为0。19 A/cm2，不脚原始材料（4。74 A/cm）的4%。这归因于AFSD过程中热-力耦合感化促使Al2Cu等阴极相由原始的持续链状分布改变为弥散、藐小、孤立的颗粒，极大减弱了微电偶侵蚀驱动力。图3。 BM和增材样品的力学机能和侵蚀机能：(a) 应力应变曲线， (b) 力学机能数据柱状图， (c) 极化曲线， (d) 侵蚀机能数据柱状图本工做初次成功将搅拌摩擦堆积手艺使用于CNTs/2A12铝基复合材料的增材制制，冲破了保守工艺正在成形性、界面节制取机能协同方面的瓶颈。研究不只获得了高强度（450 MPa）、高延长率（15%）和超低侵蚀速度（0。2 A/cm2）的分析机能，更了固态增材过程中晶粒细化、析出相沉构取侵蚀行为之间的内正在联系关系，为“布局-机能-服役”一体化设想供给了理论支持，为复杂轻量化构件的高效、绿色制制供给了全新径。瞻望将来，团队将进一步摸索热处置轨制对析出相演化的影响，深切解析CNTs对动态再结晶取位错演化的机制，并鞭策该手艺向复杂曲面构件（如卫星支架、无人机机翼）的工程使用迈进。这项标记着我国正在高机能轻量化金属构件绿色智能制制范畴迈出了环节一步，无望为航空航天、深海配备等国度严沉工程供给新材料处理方案。次要关心材料科学取工程研究相关各个范畴的最新研究，包罗但不限于高、纳米材料、能源材料、复合材料、碳材料、多孔材料、生物材料、建建材料、陶瓷、金属等，以及材料物理化学、催化、侵蚀、光电使用、布局阐发和表征、建模等。