科技日报记者 龙跃梅 通讯员 范晖帆
1月16日，经过连续4天的试验，东莞理工学院科研团队在中国散裂中子源工程材料中子衍射谱仪上，完成了国内首例电弧熔丝增材制造原位打印试验研究，并取得了关键进展，标志着我国在金属3D打印原位观测与机理研究领域迈出关键一步。
电弧熔丝增材制造技术因高效率、低成本、适用于大尺寸复杂构件制造等优势，在高端装备领域具有广阔应用前景。然而，在逐点逐层的增材制造过程中，材料经历快速加热和冷却，多次反复热循环，其微观组织和应力状态会发生很多变化。常规检测和表征实验中，只能看到变化的最终结果，无法了解具体变化过程，制约了工艺优化与性能提升。
经过两年多的努力，东莞理工学院张丽娟教授团队攻克了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设备和技术难题，并获得了散裂中子源工程材料谱仪团队的大力支持。双方在专用打印设备研制、试验方案设计、设备参数调试、中子探测数据校准等关键环节深入协作，成功将增材制造设备与工程材料谱仪精准适配，构建了全球领先的增材制造原位研究平台，为试验奠定重要基础。
据了解，在试验中，张丽娟教授团队借助散裂中子源强大的穿透能力和高分辨率探测优势，创新性地实现了电弧熔丝增材制造过程中材料微观结构演化的实时、动态观测。这种“制造-表征”一体化的研究模式，打破了传统增材制造研究中“打印后检测”的局限，为精准揭示工艺-结构-性能关联机制提供了直接的实验依据。
该试验成果将为大尺寸、高性能复杂构件的精准制造提供核心技术支撑，同时为我国增材制造技术从“经验优化”向“科学设计”转型奠定重要基础。未来，张丽娟教授团队将继续深化与散裂中子源工程材料谱仪的合作，拓展原位表征在多材料增材制造、极端环境适配等方向的应用。
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