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摘要
基于Al和NiO的冶金反应设计了圆柱面点阵电弧增材制造自生Al_2O_3铝合金粉芯丝材，进行了热分析；制备了直径1.2mm的自生Al_2O_3铝合金粉芯丝材，研究了其工艺性能，分析了自生Al_2O_3的尺寸、形貌，并测试了单元杆的热导率和强度；利用该粉芯丝材在直径157mm的圆柱面上成形了两层金字塔点阵结构。结果表明：Al和NiO冶金反应的最大反应速率温度为1038.9℃，能够在电弧增材制造条件下可靠进行；粉芯中含1.5%NiO的铝合金粉芯丝材在电弧增材制造中电弧稳定、熔滴呈均匀小颗粒过渡、过程平稳、飞溅率小于0.74%。研发的粉芯丝材成形点阵单元杆表面粗糙度小于10.40μm，自生成了大量的密排六方α-Al_2O_3，尺寸在50～300nm之间，与铝基体的界面结合良好；单元杆的热导率为103.68W/m·K，平均抗拉强度达到了288MPa；成形的圆柱面点阵单元杆直径误差在±0.1mm以内，倾角误差在±0.9°以内，具有较高的精度。在隔热实验中点阵测试件上下表面的温差超过400℃，具有良好的隔热性能。点阵测试件的抗压强度约65 MPa，压缩性能较稳定。
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单位华中科技大学; 材料成形与模具技术国家重点实验室
