鎂基復合材料增材制造研究進展及前景展望(2)
時間：2024-03-29 09:52 來源：WAAM電弧增材 作者：admin 閱讀：次
圖11 晶粒微觀結構(a) ZK60，(b) 0.2Cu/ZK60，(c) 0.4Cu/ZK60，(d) 0.6Cu/ZK60，(e) 0.8Cu/ZK60，(f)晶粒尺寸統計
圖12 LPBF法對SiC/WE43復合材料的碳化硅顆粒分布
圖13 (a)測量的激光吸收，（b-d）模擬了AZ31B合金和CNTs/AZ31B復合材料的模擬溫度分布（e-f）和熔池形貌
圖14
平面凝固前沿和球形納米顆粒的(a)模型示意圖，(b)粘性捕獲和布朗捕獲，正范德華勢和負化學鍵能；捕獲的能壘，如果布朗勢大于能壘，布朗捕獲發生，(c)自發捕獲，負范德華勢和負化學鍵能，(d)金屬熔核殼納米顆粒體系的構建示意圖和(e)哈馬克常數（zJ）與主要材料的原子序數
圖15 (a)TEM/AD91D和LPBF SiC/AZ91D復合材料α-Mg顆粒中Al8Mn5顆粒的AEM/EDS分析，以及SiCnp生長控制效果的(b)示意圖
圖16 (a)無沉積和(b)銀沉積的溫度分布激光束中心附近的溫度分布圖
圖17 人骨肉瘤MG63細胞在Cu/ZK60提取物中培養1、3和5d后的相對生長速率
三、關鍵結論
目前對AM MMCs的AM技術和新材料體系的研究相對有限。盡管人們對AM工藝、MMCs的微觀結構和性能有了一定的了解，但與鋁、鎳和鎂基復合材料的增材制造相比，AM MMCs的發展仍處于初級階段，增材制造鎂基復合材料未來的發展方向和亟待解決的問題如下：
1、鎂基復合材料的組成設計上：(i)有必要開發和優化鎂基體的組成，以獲得與鋼筋相匹配的合金體系。（ii）探索更合理的尺寸、類型、形態、體積分數和鋼筋的組合。（iii）新型多相加固體系的開發可以有效地克服單相加固分散性差和添加量低的問題。
2、增材制造鎂基復合材料原料的選擇上：必須提高和優化原料的質量和特性，建立AMmmc（增材制造鎂基復合材料）的粉末和電線的使用標準。
3、增材制造工藝的研究上：(i)必須積極探索相關加工參數的影響，闡明微觀特征的演化機制和缺陷的類型、分布、大小的影響機制AM部分綜合機械性能，并闡述強非平衡態的凝固行為。（ii）利用高速同步x射線成像等各種原位技術，可以實時揭示AM過程中缺陷的形成機理和各種缺陷的相互耦合效應。結合數值模擬技術，可以實現對AM MMCs的缺陷、微觀結構和性能的精確控制。（iii）制造多孔材料可以提高利用AM技術制造新的多功能部件的能力。（iv）開發表面質量和尺寸精度的在線監測和智能控制系統勢在必行。
4、AM MMCs的機理分析上：(i) 探索MMCs的微觀結構特征和演化規律，以及在增強體存在的條件下沉淀物和基體之間的相互擴散行為和增材制造過程中的復雜及多次熱循環。（ii）探索沉淀相與基體界面反應層的生長動力學和微觀擴散機制（iv）進一步研究增材制造鎂基復合材料的斷裂機理。
5、AM MMCs的其他性能的擴展上：可以靶向提高鎂基復合材料的高溫性能、耐磨性、導電性、腐蝕性和生物相容性等特定性能，進一步擴大MMCs的應用范圍。
6、AM后處理系統的研究上：必須開展后續熱處理工藝以及后續熱等靜壓、開模鍛等密控處理和設備標準化施工，規范組織和性能，從根本上解決“增材制造零件機械性能能達到鑄件水平但不滿足鍛件水平”、“高溫耐久性能滿足鍛件要求，但不滿足鑄件要求”的問題。
四、論文引用
Chenghang Zhang,Zhuo Li,Jikui Zhang,Haibo Tang,Huaming Wang. Additive manufacturing of magnesium matrix composites: Comprehensive review of recent progress and research perspectives [J]. Journal of Magnesium and Alloys, 2023, 11 (2): 425-461. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jma.2023.02.005
(責任編輯：admin)
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