重庆大学李坤副教授与潘复生院士团队发表了一篇关于高性能镁合金电弧增材制造(WAAM)技术的系统性综述。该综述全面梳理了该领域的研究现状、技术挑战与未来发展方向,为推动镁合金增材制造技术的工程化应用与产业化推广提供了重要的理论参考和技术指引。
镁合金作为最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度高、阻尼减震性好、生物相容性佳等优点,在航空航天、轨道交通、生物医疗及3C产品等领域具有广阔的应用前景。传统的铸造、锻造等镁合金成形工艺存在工序复杂、材料利用率低、难以制造复杂构件等局限性。电弧增材制造作为一种以电弧为热源、金属丝材为原料的定向能量沉积技术,因其沉积效率高、成本较低、适合中大尺寸构件制造等特点,为高性能镁合金复杂结构件的近净成形开辟了新路径。
李坤与潘复生院士团队的综述重点聚焦于镁合金WAAM过程中的关键科学与技术问题。文章系统分析了镁合金丝材的成分设计、制备工艺及其对打印性的影响。由于镁化学性质活泼,在高温电弧作用下极易氧化燃烧,并可能产生气孔、热裂纹等缺陷,因此对工艺过程的稳定性与保护要求极高。团队综述了惰性气体保护、工艺参数优化(如电流、电压、送丝速度、行走速度)、路径规划以及在线监测与控制等方面的最新研究进展,探讨了如何通过精准的热输入管理来控制熔池形态、冷却速度,从而细化晶粒、抑制缺陷、改善微观组织。
在材料性能方面,综述指出,通过合理的合金成分设计与后续热处理工艺,WAAM成形的镁合金构件能够实现强度、塑性及耐腐蚀性的良好匹配。团队还特别关注了WAAM镁合金的各向异性问题,分析了沉积层间结合强度、织构演变规律及其对力学性能的影响机制,并提出了通过工艺调控与复合制造(如结合轧制、搅拌摩擦处理等)来改善性能均匀性的策略。
在技术推广与应用层面,该综述展望了镁合金WAAM技术的产业化潜力。目前,该技术已在航空航天领域的轻量化支架、舱体骨架,以及汽车行业的原型件与定制化部件制造中展现出应用价值。推广该技术需要产学研用协同发力:一方面需持续攻关高质量镁合金专用丝材的低成本制备、高效稳定的打印工艺包开发、大型构件残余应力与变形控制等核心技术;另一方面,需建立完善的材料-工艺-性能数据库与行业标准,并针对具体应用场景开展可靠性评估与示范应用,以降低用户的使用门槛与技术风险。
重庆大学团队在镁合金材料与加工领域积淀深厚,此次综述不仅了高性能镁合金电弧增材制造的技术脉络,也为后续研究指明了方向,即向着更高精度、更优性能、更大尺寸、智能化和数字化的方向发展。随着关键技术的不断突破与产业链的逐步完善,电弧增材制造有望成为释放镁合金轻量化潜能、助力高端装备制造升级的重要引擎。
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更新时间:2026-01-13 05:11:26