近日，哈爾濱工業(yè)大學威海校區(qū)材料科學與工程學院張洪濤團隊成功研制國內(nèi)首臺雙換能器超聲固相增材制造裝備，可實現(xiàn)6000-9000瓦雙頭輸出功率，滿足銅、鋁、鎳、鈦等多種功能材料及梯度材料的制備需求，同時還可實現(xiàn)銅/鋁、鋁/鈦等異質(zhì)材料的高質(zhì)量復合增材制造，為輕量化功能材料制備、熱敏感器件無損植入等領域開辟了新的工藝路徑，未來可為我國航空航天、新能源汽車、光伏產(chǎn)業(yè)以及無人機技術等領域提供綠色特種功能材料的快速制備新工藝。

超聲波增材制造（Ultrasonic Additive Manufacturing, UAM）是一種基于固相連接的先進制造技術，通過高頻超聲振動產(chǎn)生的機械能和熱能實現(xiàn)金屬箔材的逐層固結，與傳統(tǒng)熔焊工藝相比，其加工溫度低，可避免材料高溫氧化、相變及殘余應力等問題，尤其適用于異種金屬連接和功能梯度材料制備。然而，傳統(tǒng)超聲波增材設備因單側(cè)換能器功率不足，難以滿足大尺寸、高強度金屬構件的制造需求。

在山東省重大科技創(chuàng)新工程項目、山東船舶技術研究院、威海萬豐鎂業(yè)及省內(nèi)其他企業(yè)資助和支持下，研究團隊2013年*提出“輔助加熱式超聲快速成型方法及裝置”思想，2018年在系統(tǒng)實驗的基礎上提出了“一種大功率推挽式超聲滾焊固結-增材制造裝置工藝路徑實現(xiàn)方案”，并且逐步開展裝備迭代，*終實現(xiàn)了實現(xiàn)雙側(cè)雙換能器增材固結的設計方案，通過同軸連接的雙換能器與雙變幅桿協(xié)同作用，在滾焊壓頭兩側(cè)形成推挽聯(lián)合控制結構，顯著提升了能量輸出效率和工藝穩(wěn)定性。同時，團隊通過諧振模擬、壓頭粗糙度改善及輔助平臺開發(fā)等工作不斷打造完善整體裝備。該裝備具有完全自主知識產(chǎn)權，目前樣機已進入測試階段。

張洪濤團隊長期致力于多能場電弧焊接與固相增材技術研究，先后提出“表面瞬時液膜”促潤理論、異種金屬“激光-超聲聯(lián)合調(diào)控”界面優(yōu)化方法，成功研制我國首臺水下200米半自動濕法焊接裝備、磁控等離子-MIG復合焊接系統(tǒng)等。8年來團隊專注于聚焦超聲波增材制造裝備與工藝研究，在Journal of Materials Research and Technology、Materials Letters等行業(yè)高水平雜志發(fā)表多篇論文，同時該技術也支持校區(qū)學生團隊獲得第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎（2021）。

原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/JpR0EyikBzBZdt5ot7kZOQ

相關新聞