天津大学杨新岐教授团队成功开发固相摩擦挤压增材制造技术及设备

搅拌摩擦增材制造（FSAM）与固相摩擦挤压增材制造（FEAM）是近年来基于摩擦焊原理开发的创新金属固相增材制造技术，它利用分层累积与摩擦挤压塑性变形加工原理实现金属沉积过程。在增材制造中金属材料不发生熔化与凝固现象，克服了熔焊增材工艺中不可避免地会出现孔隙、未熔合及热裂纹等必须通过增材组织调控、焊后热处理、热等静压及机械辊压等手段无法完全消除的各种冶金缺陷，其增材沉积层具有锻造组织特征和优异力学性能，因而在高性能铝镁等轻质合金结构制造领域具有巨大应用潜力。

在国外 ，美国Aeroprobe公司2018年首次公开了他们研制开发的固相增材制造3D打印设备，实现了填充材料自主沉积的固相增材制造过程，但由于涉及知识产权及专利技术独占性，目前在国内除有关实现填充材料的摩擦挤压增材工艺原理介绍外，尚未见到设备及工艺研究的详细 报道。

天津大学杨新岐教授课题组2018年开始对高性能铝镁轻质合金的FSAM工艺中增材成形机理、组织控制及力学性能进行了深入系统研究，尤其在FEAM工艺方面获得突破性进展，在国内独立设计研制成功FEAM设备，可以实现填充材料的主动沉积及自由成形，增材沉积效率高并能成形几米范围大尺度铝合金构件，为深入开展FEAM关键技术研究及开发工业化装备提供重要基础。该设备的技术参数包括：（1）增材设备主轴头转速为0～3000r/min；（2）增材棒料轴向顶锻压力为0～100kN；（3）增材原始填充材料为实心棒料，其直径为10～20mm，长度为200～300mm；（4）增材机床设备工作平台操作空间为1500mm×1000mm× 800mm；三维（x,y,z）轴焊接速度在0～1000mm/s范围，操作空间为大气工作环境；（5）增材制造铝合金6061、5083及7075等。