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铝基复合材料超高体积分数增强体的原位反应打印

<i>In Situ</i> Reactive Printing of Aluminum Matrix Composite with Ultra-High Volume Fraction Reinforcement

Chenxi Tian, Atieh Moridi · Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering, Cornell University, Ithaca, New York, USA.
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期刊 / 来源3D Printing and Additive Manufacturing
卷/期/页11 / 2 / 709-717
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关键词:增材制造铝基复合材料原位反应打印金属间化合物超高体积分数增强体激光制造轻质结构材料

摘要整理

增材制造(AM)能够制造传统制造方法难以实现或经济性差的复杂结构。虽然铁基、钛基和镍基合金的AM研究已广泛开展,但铝作为轻质结构材料,其大凝固范围和高反射率严重降低了与AM的兼容性。铝在AM快速循环热条件下行为不稳定,与激光相互作用差,这阻碍了激光AM铝合金的发展,加剧了中温轻质结构材料的缺乏。铝基复合材料(AMC)结合了铝基体的轻质特性和增强相的强度,具有作为热稳定轻质结构材料的巨大潜力。然而,传统AMC制造方法仅能实现中等体积分数的增强体,且零件复杂度受限。本研究采用原位反应打印(IRP)技术作为新型AM方法,利用不同元素粉末混合物的反应产物制造超高体积分数金属间化合物增强的AMC。系统研究了钛添加到单质铝粉末中对材料可加工性、微观结构特征和力学性能的影响。结果表明,IRP能够克服AM与铝的不兼容性,制造出具有超高增强体体积分数的AMC,其刚度增强效果相比现有AM铝合金和其他AMC显著提升。

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