机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (11): 249-260.doi: 10.3901/JME.260593
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王福吉1,2,3, 袁翔宇1,2,3, 尤思尧1,2,3, 王公硕1,2,3, 赵坤1,2,3, 付饶1,2,3, 王琦1,2,3
WANG Fuji1,2,3, YUAN Xiangyu1,2,3, YOU Siyao1,2,3, WANG Gongshuo1,2,3, ZHAO Kun1,2,3, FU Rao1,2,3, WANG Qi1,2,3
摘要: 金属挤出式增材制造技术(Metal extrusion-based additive manufacturing,MEAM)是采用具有高填充度金属粉末颗粒与粘结剂基体制成的混合颗粒料或线材,通过挤出方式实现逐层熔融沉积成形,并经脱脂与烧结制成构件的一项新型金属增材制造技术。其凭借较低的能源消耗与制造成本,具有良好的应用前景。其中,烧结将决定构件的尺寸精度、力学性能、微观组织均匀性,是该技术的核心环节。但由于脱脂后多孔坯件在烧结过程中不仅会发生原子扩散、晶界扩散等微观组织结构演变现象,同时还会发生各向异性宏观尺寸收缩现象,以致于传统各向同性烧结收缩理论模型无法准确描述MEAM的各向异性烧结收缩行为。基于烧结连续理论,建立了虑及X、Y、Z三方向收缩率与晶粒尺寸演变规律的各向异性烧结解析模型,提出了基于材料的三维热膨胀数值的解析模型烧结参数快速辨识方法,获得了成形坯体三方向烧结收缩率,可对不同材料的成形坯体的最终尺寸进行预测。以316L不锈钢为对象,进行了烧结收缩理论预测与试验对比,结果显示样品X向尺寸收缩率预测误差为10.5%,Y向尺寸收缩率预测误差为9.3%,Z向尺寸收缩率预测误差为6.7%。
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