2195铝合金叠层搅拌摩擦增材制造数值模拟研究  被引量:3

Numerical Simulation of Friction Stir Additive Manufacturing of 2195 Aluminum Alloy

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作  者:苏宇[1,2] 李文亚 杨夏炜[1,2] 邹阳帆[1,2] 申志康 吴东 褚强 SU Yu;LI Wenya;YANG Xiawei;ZOU Yangfan;SHEN Zhikang;WU Dong;CHU Qiang(School of Materials Science and Engineering,Northwestern Polytechnical University,Xi'an 710072,China;State Key Laboratory of Solidification Processing,Northwestern Polytechnical University,Xi'an 710072,China;College of Engineering and Technology,Southwest University,Chongqing 400715,China;Xi'an Aerospace Engine Co.,Ltd.,Xi'an 710100,China)

机构地区:[1]西北工业大学材料学院,陕西西安710072 [2]西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072 [3]西南大学工程技术学院,重庆400715 [4]西安航天发动机有限公司,陕西西安710100

出  处:《铸造技术》2022年第12期1042-1050,共9页Foundry Technology

基  金:凝固技术国家重点实验室自主研究课题(2022-BJ-02);凝固技术国家重点实验室开放课题(SKLSP202216);国家自然科学基金(U2241248)。

摘  要:高强铝合金兼具轻质和高强等诸多优点,在航空航天制造领域的应用也越来越广泛,而叠层搅拌摩擦增材制造技术(friction stir additive manufacturing,FSAM)为其一体化制造成形提供了潜在的应用前景,同时进一步提升高强铝合金复杂构件的服役性能。本文采用数值模拟的研究方法,基于耦合欧拉-拉格朗日算法,建立了2195铝合金FSAM过程的三维有限元热力耦合计算模型,分析了FSAM过程中增材构件温度场、流场以及应变场的分布规律,旨在为研究FSAM构件的成形特征及材料流变行为提供理论基础,为改善高强铝合金FSAM构件的成形质量提供指导。High-strength aluminum alloys have been widely used in aerospace manufacturing field,due to their advantages of lightweight and high strength.The friction stir additive manufacturing(FSAM)technology provides a potential application prospect for integrated manufacturing forming for high-strength aluminum alloys,which will further improve the service performance of complex components.In this study,a 3D finite element model of the 2195 aluminum alloy was established in the FSAM process by numerical simulation,based on the coupled Eulerian-Lagrangian(CEL)algorithm.The distribution of temperature field,flow field and strain field in the FSAM process were analyzed,which can provide a theoretical basis for studying the forming characteristics and material rheological behavior of FSAM workpieces,and provide guidance for improving the forming quality of high-strength aluminum alloys.

关 键 词:叠层搅拌摩擦增材制造 高强铝合金 数值模拟 温度场 流变行为 

分 类 号:TG146.2[一般工业技术—材料科学与工程]

 

参考文献:

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