曝光：固相增材制造技術(shù),，陜西智拓1200噸位

在2017中國(guó)（西安）國(guó)際增材制造博覽會(huì)暨技術(shù)高峰論壇（簡(jiǎn)稱2017CAME）展會(huì)上,，南極熊發(fā)現(xiàn)了一項(xiàng)3D打印新技術(shù)——固相增材制造技術(shù)，該技術(shù)由陜西智拓固相增材制造技術(shù)有限公司研發(fā),，目前,，該公司正在研制一臺(tái)大溫區(qū)（800 × 800 × 1200 mm3）、大噸位（1200t）,、多軸,、多缸加壓的真空擴(kuò)散焊設(shè)備，該設(shè)備將彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)大型精密結(jié)構(gòu)件固相增材制造技術(shù)的空白,。

固相增材制造技術(shù)
“陜西智拓”設(shè)計(jì)研制了四代具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的真空擴(kuò)散焊設(shè)備用于固相增材制造,。這四代設(shè)備的設(shè)計(jì)工作溫度1250 ~ 1500 °C；其結(jié)構(gòu)由單軸,、單缸加壓,，發(fā)展到4軸、4缸加壓,，加壓噸位也從最初的12噸發(fā)展到600噸,；均溫區(qū)尺寸涵蓋了300 × 300 × 300 mm3 ~ 600 × 600 × 600 mm3。不僅能夠滿足研究的需要,，而且能夠滿足600 × 600 mm2以下的冷板,、微流道集成高壓換熱器等大尺寸結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)和批量焊接制造。目前,，“陜西智拓”正在研制一臺(tái)大溫區(qū)（800 × 800 × 1200 mm3）,、大噸位（1200t）、多軸,、多缸加壓的真空擴(kuò)散焊設(shè)備,，該設(shè)備將彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)大型精密結(jié)構(gòu)件固相增材制造技術(shù)的空白。

固相增材制造技術(shù)的基本特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)尺寸更精密

力學(xué)性能更優(yōu)異

成型材料更廣泛

更適于工業(yè)化批量生產(chǎn)

材料的焊接性研究
在材料焊接性上開(kāi)展了廣泛,、深入的研究,，已經(jīng)開(kāi)展的同質(zhì)和異質(zhì)材料研究涉及到以下7個(gè)系列：
（1）鋼鐵材料，有高強(qiáng)鋼、模具鋼,、不銹鋼等,。
（2）高溫合金，有固溶強(qiáng)化高溫合金,、沉淀強(qiáng)化高溫合金,、鐵鎳合金等。
（3）鈦合金,，有工業(yè)純鈦,、雙相鈦合金等。
（4）銅合金,，有無(wú)氧銅,、黃銅、鎳白銅,、錫青銅等,。
（5）鋁合金，有1系列純鋁,、2系列硬鋁,、5系列防銹鋁、6系列鍛鋁,、7系列高強(qiáng)鋁合金等,。
（6）其它合金，有鉬合金,、鈮合金,、銀鎳合金、鎂合金等,。
（7）陶瓷,、非金屬，有C/C復(fù)合材料,、氧化鋁陶瓷,、玻璃、單晶硅,、石墨等,。      
該公司所研究的材料體系及其焊接性配伍，這些材料涵蓋了目前技術(shù)市場(chǎng)上冷板,、微流道集成換熱器,、5G天線、隨形冷卻模具等絕大多數(shù)固相增材制造產(chǎn)品,，也為海上浮動(dòng)核電站高壓換熱器、航空葉片等未來(lái)多個(gè)先進(jìn)結(jié)構(gòu)的制造、應(yīng)用做好了技術(shù)儲(chǔ)備,。

在材料焊接性研究基礎(chǔ)上,，開(kāi)發(fā)、獲得了以下6大類工藝設(shè)計(jì)與控制技術(shù)：
（1）焊前處理與清洗技術(shù),；
（2）中間層材料,、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)；
（3）微流道屈曲變形控制技術(shù),；
（4）300mm以上大尺寸工件溫控與變形控制技術(shù),；
（5）焊接質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)控制技術(shù)；
（6）冷板,、熱沉,、熱管設(shè)計(jì)技術(shù)。
這些工藝成果為多種材料,、結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),、制造提供了技術(shù)保障，也為產(chǎn)品的質(zhì)量控制提供了理論支撐,。

擴(kuò)散焊技術(shù)簡(jiǎn)介
擴(kuò)散焊是一種固態(tài)連接方法,，是在一定溫度和壓力下，使待焊表面發(fā)生微小的塑性變形實(shí)現(xiàn)大面積的緊密接觸,，并經(jīng)一定時(shí)間的保溫,，通過(guò)接觸面間原子的互擴(kuò)散及界面遷移從而實(shí)現(xiàn)零件的冶金結(jié)合。擴(kuò)散焊大致可分為三個(gè)階段：
第一階段為初始塑性變形階段,。在高溫和壓力下,，粗糙表面的微觀凸起首先接觸，并發(fā)生塑性變形,，實(shí)際接觸面積大大增加,，并伴隨表面附著層和氧化膜的破碎，使界面實(shí)現(xiàn)緊密接觸,，形成大量金屬鍵,，為原子的擴(kuò)散提供條件。
第二階段為界面原子的互擴(kuò)散和遷移,。在連接溫度下,，原子處于較高的激活狀態(tài)，待焊表面變形形成的大量空位,、位錯(cuò)和晶格畸變等缺陷,，使得原子擴(kuò)散系數(shù)大大增加。此外,，此階段還伴隨著再結(jié)晶的發(fā)生,，以實(shí)現(xiàn)更加牢固的冶金結(jié)合和界面孔洞的收縮及消失,。
第三階段為界面及孔洞的消失。該階段原子繼續(xù)擴(kuò)散,，最終使原始界面和孔洞完全消失,，達(dá)到良好的冶金結(jié)合。

其優(yōu)點(diǎn)可歸納為以下幾點(diǎn)：
(1)   接頭性能優(yōu)異,。擴(kuò)散焊接頭強(qiáng)度高,，真空密封性好，質(zhì)量穩(wěn)定,。對(duì)于同質(zhì)材料,，焊接接頭的微觀組織及性能與母材相似，且母材在焊后其物理,、化學(xué)性能基本不發(fā)生改變,。
(2)   焊接變形小。擴(kuò)散連接是一種固相連接技術(shù),，焊接過(guò)程中沒(méi)有金屬的熔化和凝固,，且所施加的壓力一般較低，能很好的抑制宏觀變形的產(chǎn)生,，保證零件的高精度尺寸和幾何形狀,。
(3)   可連接其它方法難以焊接的材料，比如低塑性或高熔點(diǎn)的同質(zhì)材料,，容易產(chǎn)生金屬間化合物的異質(zhì)材料,，或者是金屬與非金屬等，擴(kuò)散連接都具有很大的優(yōu)勢(shì),。
(4)   可實(shí)現(xiàn)大面積連接,。對(duì)于大尺寸截面，擴(kuò)散連接時(shí)壓力均勻分布于整個(gè)界面上,，實(shí)現(xiàn)其良好接觸,，從而達(dá)到有效連接。
(5)   焊接過(guò)程安全,、整潔,、無(wú)污染，整個(gè)焊接過(guò)程沒(méi)有飛濺,、輻射等有害物質(zhì),，且焊接過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

擴(kuò)散焊專家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng),，其內(nèi)部含有大量的擴(kuò)散焊領(lǐng)域?qū)＜宜�平的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn),，能夠利用人類專家的知識(shí)和解決問(wèn)題的方法來(lái)處理該領(lǐng)域問(wèn)題。也就是說(shuō),，擴(kuò)散焊專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量的專業(yè)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng),，它應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),，根據(jù)擴(kuò)散焊領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理和判斷,，模擬人類專家的決策過(guò)程,，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問(wèn)題。擴(kuò)散焊專家系統(tǒng)通常由人機(jī)交互界面,、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī),、解釋器,、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)獲取等6個(gè)部分構(gòu)成,。

陜西智拓?cái)U(kuò)散焊專家系統(tǒng)的建立是基于長(zhǎng)期收集在技術(shù)研發(fā)和工業(yè)生產(chǎn)中的大量專業(yè)知識(shí)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),，如：焊接材料、物性參數(shù),、焊前狀態(tài),、結(jié)構(gòu)尺寸、界面數(shù)量,、焊前清理工藝,、焊接工藝參數(shù)、焊后變形量,、焊后組織成分分析和力學(xué)性能等,。

公司簡(jiǎn)介

陜西智拓固相增材制造技術(shù)有限公司坐落在陜西省渭南高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，是國(guó)內(nèi)唯一一家擴(kuò)散焊高技術(shù)企業(yè),，集裝備研制,、工藝創(chuàng)新和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為一體。公司以歸國(guó)博士為核心,，以“985”高校博碩士畢業(yè)生為骨干,、以西北工業(yè)大學(xué)特聘專家為顧問(wèn)構(gòu)建高層次人才團(tuán)隊(duì)。

“陜西智拓”聚焦制造技術(shù)國(guó)際前沿,，以“2025智能制造,、綠色制造、中國(guó)制造”為指引方向,，專注于集成,、高效、復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的擴(kuò)散焊技術(shù)的開(kāi)發(fā),、孵化,、推廣。目前公司已為航空,、航天,、航海,、軌道交通、新能源汽車,、核能,、太陽(yáng)能熱電、火電,、石油化工,、電子信息、注塑模具,、儀器儀表等諸多領(lǐng)域提供關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品,。

有網(wǎng)友評(píng)論說(shuō)，
在增材制造領(lǐng)域,，這類“將切割或裁剪好的薄片疊加以產(chǎn)生立體結(jié)構(gòu)”的方法在很多年前就有(甚至100多年前將紙板疊加以制造三維結(jié)構(gòu)的美國(guó)專利),，比如基于超聲焊接的金屬三維打印。這類方法的前期工序繁雜,，比如準(zhǔn)備和裁剪大量的金屬薄板,、堆疊金屬薄板，并且在制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面也有難度,。但是,，本報(bào)道的方法產(chǎn)生的金屬部件強(qiáng)度高、應(yīng)力極小(整體超高溫加工),、能制造大型部件,，在一些領(lǐng)域很有價(jià)值(例如大型航空部件)


這家公司今年以陜西賽區(qū)第一名入圍中國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽先進(jìn)制造組總決賽，并榮獲全國(guó)第三名,，勢(shì)頭很猛,，未來(lái)市場(chǎng)前景很好！