镁合金因其优异的比强度（强度-重量比）而被视为轻量化设计的理想材料。然而，其增材制造过程面临诸多挑战。基于熔融的工艺，如激光粉末床熔融、电子束工艺或电弧焊接，常遇到汽化、热裂纹、飞溅和残余应力等问题。此外，固-液相之间的转变往往导致构建高度方向上出现不均匀的微观组织。

来自印度理工学院巴特那分校和克勒格布尔分校的研究团队研究了一种避免熔化的固态工艺。在粉末床摩擦搅拌（PBFS） 中，一个旋转的非熔化工具通过摩擦热和机械搅拌作用使粉末床变形，逐层构建出固态成形件。该成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》。

研究重点聚焦于工具几何形状

团队在AZ31B镁合金上测试了多种搅拌头肩部形状。光滑的工具导致材料流动不足，而螺旋形设计则引起材料粘附于工具上。仅有一种环形凸起、突起高度为0.5毫米的工具能够制备出无缺陷的成形件。据研究人员称，该工具改善了层内及层间的材料混合效果，最终制得一块厚度为10毫米、由50层（每层厚0.2毫米）组成的块体。

测量结果令人满意。孔隙率约为0.04%~0.06%。抗拉强度因区域不同在210~245 MPa之间，残余应力则保持在21~29 MPa。

通过动态再结晶形成了约2.5微米的细晶组织，对强度提升贡献显著。

构建高度方向上的变化极小。研究将其归因于各区域不同的温度分布，这些温度分布由一套专门开发的测量系统记录。其强度大致与轧制态AZ31B相当，且高于基于熔融的打印工艺。因此，PBFS展现出作为一种用于结构应用的致密镁合金构件制备方法的潜力，且具有较低的残余应力。