《微射流冷噴增材製造工藝及其宏/微尺寸特性演化機理》是依託西安交通大學，由朱偉軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微射流冷噴增材製造工藝及其宏/微尺寸特性演化機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：朱偉軍
- 依託單位：西安交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傳統金屬增材製造工藝基於熔融-凝固的“熱加工”原理，廣泛存在緻密性低、殘餘應力大、疲勞強度低等材料性能問題，在航空航天等高端領域的套用存在瓶頸。冷噴塗為典型“冷加工”技術，利用高速射流形成緻密塗層，無需材料相變，可克服傳統熱基工藝的不足。然而，冷噴塗卻因射流解析度低和沉積過程控制不嚴等導致加工精度較低，向製造技術的發展存在困難。鑒於此，為發展高精度高性能增材製造技術，本申請提出微射流冷噴增材製造新工藝原理，探索巨觀結構-微觀射流的跨尺度射流產生新機制，設計微米級高速射流的多級氣動匯聚噴嘴；建立噴射-沉積整體工藝仿真模型，研究冷噴增材工藝宏/微尺寸特性的演化機理；建立工藝參數-加工精度映射關係，探索典型宏/微結構的精度控制策略。本項目有助於增進對材料累加中尺寸特性演化機理的理解，有望解決冷噴工藝加工精度不足的問題，可推動航空航天等領域關鍵零部件製造技術的發展。
結題摘要
傳統金屬增材製造工藝基於熔融-凝固的“熱加工”原理，廣泛存在緻密性低、殘餘應力大、疲勞強度低等材料性能問題，在航空航天等高端領域的套用存在瓶頸。冷噴塗為典型“冷加工”技術，利用高速射流形成緻密塗層，無需材料相變，可克服傳統熱基工藝的不足。然而，冷噴塗卻因射流解析度低和沉積過程控制不嚴等導致加工精度較低，向製造技術的發展存在困難。鑒於此，為發展高精度高性能增材製造技術，需探索巨觀結構-微觀射流的跨尺度射流產生新機制，建立噴射-沉積整體工藝仿真模型和工藝參數-加工精度映射關係，研究冷噴增材工藝宏/微尺寸特性的演化機理。 項目在如下三個方面取得了創新性成果：（1）提出多級匯聚-分流擋板的匯聚噴嘴結構方案，最佳化分析不同噴嘴參數對射流特性的影響規律，使得高速金屬射流的最小解析度達到200μm；（2）建立了基於規則的冷噴全工藝模型，建立了工藝參數與沉積尺寸特性的映射關係，研究了掃描重疊率、入射粉末分布等對沉積尺寸特性的影響規律；（3）提出了基於冷噴工藝的冷-熱複合金屬3D列印工藝，提高了現有金屬3D列印的材料的緻密度。經過三年的研究，項目取得了成果，培養博士研究生1名，碩士研究生1名，發表期刊研究論文5篇，參加國際會議1人次，申請發明專利4項（其中授權1項）。 本項目有助於增進對材料累加中尺寸特性演化機理的理解，有望解決冷噴工藝加工精度不足的問題，可推動航空航天等領域關鍵零部件製造技術的發展。
