东莞理工学院联手中国散裂中子源实现原位监测突破 为金属增材制造精准化提供新路径

增材制造作为战略性新兴产业,在航空航天、能源装备等高端领域具有重要应用价值。

其中电弧熔丝增材制造因具有高效率、低成本、适用于大尺寸复杂构件等特点,成为业界关注的重点技术方向。

然而,这项技术的发展长期面临一个核心难题:在逐点逐层的打印过程中,材料经历快速加热冷却和多次热循环,其微观组织和应力状态不断变化,但传统检测手段只能观察最终结果,无法捕捉动态演变过程,严重制约了工艺优化和性能提升。

东莞理工学院3D打印与智能制造研究中心张丽娟教授团队瞄准这一行业瓶颈,创新性地将电弧熔丝增材制造与中子散射表征技术相结合。

中国散裂中子源作为国家重大科技基础设施,具有强大的物质穿透能力和高分辨率探测优势,能够深入材料内部进行微观结构分析。

团队通过攻克原位打印与中子探测协同、极端环境下工艺稳定控制等多项技术难题,成功实现了对增材制造过程中材料微观结构演化的实时、动态观测。

这一突破打破了传统增材制造研究中"打印后检测"的局限,使科研人员能够直观了解材料在打印过程中的具体变化机制。

本次试验是广东省重大应用基础研究项目的核心内容,也是内地首次将两项先进技术平台有机结合的创新尝试。

通过原位表征技术,研究团队可以精准揭示工艺参数与材料微观结构、力学性能之间的关联机制,为大尺寸、高性能复杂构件的精准制造提供直接的实验依据和理论指导。

这对于推动我国增材制造技术从"经验优化"向"科学设计"转变具有重要意义。

从应用前景看,该成果将为航空航天、能源装备等战略性产业提供核心技术支撑。

张丽娟教授团队表示,将继续深化与散裂中子源的合作,拓展原位表征技术在多材料增材制造、极端环境适配等方向的应用,持续推动增材制造技术创新发展,为我国制造业升级提供有力支撑。

这项跨越基础研究到产业应用的突破,生动诠释了"国之重器"服务国家战略需求的使命担当。

在新型工业化加速推进的背景下,我国科研团队正通过多学科交叉融合,持续突破关键核心技术壁垒。

未来,随着更多大科学装置向产业界开放,中国制造向高端化跃迁的步伐必将更加坚实。