[发明专利]一种通过消耗型搅拌摩擦工具增材制造的方法

权利要求书

1.一种通过消耗型搅拌摩擦工具增材制造的方法，其特征在于：以消耗型材料作为搅拌摩擦工具，采用搅拌摩擦堆焊的方法，使消耗型搅拌摩擦工具的材料在基体表面逐层固相堆积，从而制备出所需金属材料；具体包括如下步骤：

(1)基体选择

根据所需制备的金属材料，选择合适金属板材作为基体，所选基体上表面面积不小于所需制备的金属材料的最大截面积；

当所需制备的金属材料为合金块体材料时，选择硬质合金板材作为基体；当所需制备的金属材料为金属基表面材料时，以目标金属基板材作为基体；

(2)加工前处理

对所选基体的上表面进行包括砂纸打磨、酒精清洗、丙酮去污和干燥各过程的表面处理；

(3)选取消耗型搅拌摩擦工具

按照所需制备的金属材料的成分，选取相同成分的消耗型搅拌摩擦工具；

(4)第一层搅拌摩擦堆焊

将经前处理后的基体固定在搅拌摩擦加工设备工作台上，以消耗型搅拌摩擦工具对基体的上表面进行第一层搅拌摩擦堆焊，堆焊层厚度h₁在0.8-1.2mm范围内；所选消耗型搅拌摩擦工具的直径根据第一层堆焊层的目标面积选择；

其中：消耗型搅拌摩擦工具的旋转速度为300-3000rpm、行进速度为30-300mm/min；

(5)第二层搅拌摩擦堆焊

将步骤(4)进行完第一层搅拌摩擦堆焊后的基体，固定在搅拌摩擦加工设备工作台上，以消耗型搅拌摩擦工具对其进行第二层搅拌摩擦堆焊，堆焊层厚度h₂在0.8-1mm范围内，第二层堆焊层与第一层堆焊层的重合区域厚度为则第二层堆焊层与第一层堆焊层的重合度为k₂，50％≥k₂≥20％；所选消耗型搅拌摩擦工具的直径根据第二层堆焊层的目标面积选择；

其中：消耗型搅拌摩擦工具的旋转速度为300-3000rpm、行进速度为30-300mm/min；

(6)第n层搅拌摩擦堆焊

以此类推，按步骤(5)相同的方法，将进行完第n-1层搅拌摩擦堆焊后的基体，n>1，固定在搅拌摩擦加工设备工作台上，以消耗型搅拌摩擦工具对其进行第n层搅拌摩擦堆焊，堆焊层厚度h_n在0.8-1mm范围内，第n层堆焊层与第n-1层堆焊层的重合区域厚度为则第n层堆焊层与第n-1层堆焊层的重合度为k_n，50％≥k_n≥20％；所选消耗型搅拌摩擦工具的直径根据第n层堆焊层的目标面积选择；

其中：消耗型搅拌摩擦工具旋转速度为300-3000rpm、行进速度为30-300mm/min；

(7)后处理

当所需制备的金属材料为合金块体材料时，在完成步骤(6)后，将基体切除，即获得目标产品；

当所需制备的金属材料为金属基表面材料时，在完成步骤(6)后，即获得目标产品。