湖北日?qǐng)?bào)訊(記者方琳、通訊員徐小丹)2月10日，記者從華中科技大學(xué)了解到，該校張海鷗團(tuán)隊(duì)成功打印出面向時(shí)速600公里及以上磁浮列車懸浮架關(guān)鍵支撐部件。目前，張海鷗教授博士、西南交通大學(xué)吳圣川教授正在進(jìn)行再制造修復(fù)更高速度級(jí)的高速列車鋁合金齒輪箱體，以及合作開展損傷車軸和鋁合金結(jié)構(gòu)的表面修復(fù)及結(jié)構(gòu)完整性評(píng)價(jià)。

吳圣川教授所在牽引動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室被稱為“中國(guó)高鐵第一實(shí)驗(yàn)室”。作為張海鷗團(tuán)隊(duì)博士畢業(yè)生，吳圣川為推動(dòng)“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”技術(shù)在高鐵中的應(yīng)用，近年來基于大科學(xué)裝置做了許多研究工作。吳圣川介紹，材料內(nèi)部損傷演化及定量表征是重大裝備服役中的瓶頸技術(shù)。長(zhǎng)期以來，一直依賴于破壞性試驗(yàn)和表面觀察方法推證出材料疲勞力學(xué)行為，設(shè)計(jì)結(jié)果偏于保守、制造工藝關(guān)聯(lián)性差、服役評(píng)估難以定量。近十年來，以同步輻射光源為代表的先進(jìn)光源為全面表征重大裝備的服役行為提供了前所未有的機(jī)遇，已成為現(xiàn)代基礎(chǔ)科學(xué)研究的“超級(jí)顯微鏡”。

據(jù)介紹，吳圣川所在的國(guó)家杰青康國(guó)政教授團(tuán)隊(duì)基于上海光源大科學(xué)裝置，自主研發(fā)了全系列的原位拉伸、壓縮、旋轉(zhuǎn)彎曲、高周疲勞和超高周疲勞材料試驗(yàn)機(jī)(含樣品環(huán)境)，與英國(guó)皇家科學(xué)院和皇家工程院的兩院院士Philip J. Withers教授展開深度合作，對(duì)微鑄鍛及其他熱源增材鋁合金和鈦合金的抗疲勞性能進(jìn)行了系統(tǒng)深入的原位三維成像及定量化關(guān)聯(lián)表征研究。

研究發(fā)現(xiàn)，微鑄鍛鋁合金中缺陷尺寸和數(shù)量顯著低于傳統(tǒng)電弧增材，組織得到細(xì)化，韌性指標(biāo)有明顯提升，對(duì)于其他材料如鈦合金和高強(qiáng)鋼等先進(jìn)材料的研究也有類似結(jié)論。這一研究成果日前發(fā)表在金屬加工領(lǐng)域頂刊J Mater Process Tech(材料加工技術(shù))上?；谠摷夹g(shù)，張海鷗團(tuán)隊(duì)成功打印出面向時(shí)速600公里及以上磁浮列車懸浮架關(guān)鍵支撐部件。

“這一結(jié)果也表明，‘鑄鍛銑一體化金屬3D打印’應(yīng)用于以高鐵為代表的大型高端裝備中的巨大潛力?！敝熊嚽鄭u四方機(jī)車車輛股份有限公司丁叁叁副總工程師介紹，從時(shí)速200公里到今天的350公里，到正在研發(fā)中的時(shí)速400公里高速列車項(xiàng)目，我國(guó)在高鐵領(lǐng)域已經(jīng)形成了國(guó)際領(lǐng)先的成套技術(shù)裝備和豐富運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)。作為一種國(guó)際尖端技術(shù)，時(shí)速600公里及以上的高速磁浮更是世界各國(guó)軌道交通技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)“制高點(diǎn)”。尤其是當(dāng)列車在高速行駛狀態(tài)下，空氣動(dòng)力學(xué)作用急劇惡化，對(duì)材料及結(jié)構(gòu)可靠性要求與既有技術(shù)顯著不同，“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”技術(shù)所特有的組織通體細(xì)晶和基體高強(qiáng)韌等優(yōu)勢(shì)，可為這類超高速、長(zhǎng)壽命地面交通裝備制造提供全新方案，助力中國(guó)高鐵走向磁浮超高速時(shí)代。

據(jù)了解，“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”技術(shù)由張海鷗團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)二十年研發(fā)完成。張海鷗介紹，作為一種革命性的先進(jìn)加工技術(shù)，大型高端金屬件的超短流程增材制造已成為21世紀(jì)各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，在航空航天、深海艦船、核電管道、高速鐵路、醫(yī)療器械等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，以氣孔和未熔合為代表的內(nèi)部缺陷是嚴(yán)重制約傳統(tǒng)增材制造技術(shù)在重大裝備長(zhǎng)壽命服役中的“癌癥”。“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”技術(shù)顛覆了高端金屬件長(zhǎng)期以來依賴鑄鍛焊銑分離的傳統(tǒng)制造模式，解決了傳統(tǒng)鍛件均勻性與增材制造疲勞性能難題。

近日，以張海鷗團(tuán)隊(duì)技術(shù)為研究核心的國(guó)家科技04專項(xiàng)順利驗(yàn)收。課題評(píng)價(jià)專家組組長(zhǎng)、北京北一機(jī)床股份有限公司原總工程師劉宇凌認(rèn)為，作為融合冶金材料制備成形與機(jī)械加工于一體的新興技術(shù)，“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”是典型的跨行業(yè)、多學(xué)科交叉技術(shù)，代表了未來以產(chǎn)業(yè)鏈短流程化制造為特色的高端裝備制造發(fā)展方向。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，在高速列車和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵部件超短流程制造需求引領(lǐng)下，這一技術(shù)將為實(shí)現(xiàn)智能高鐵和交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

編輯：董滿