湖北日報訊(記者方琳、通訊員徐小丹)2月10日，記者從華中科技大學了解到，該校張海鷗團隊成功打印出面向時速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、西南交通大學吳圣川教授正在進行再制造修復(fù)更高速度級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)完整性評價。

吳圣川教授所在牽引動力國家重點實驗室被稱為“中國高鐵第一實驗室”。作為張海鷗團隊博士畢業(yè)生，吳圣川為推動“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)。長期以來，一直依賴于破壞性試驗和表面觀察方法推證出材料疲勞力學行為，設(shè)計結(jié)果偏于保守、制造工藝關(guān)聯(lián)性差、服役評估難以定量。近十年來，以同步輻射光源為代表的先進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遇，已成為現(xiàn)代基礎(chǔ)科學研究的“超級顯微鏡”。

據(jù)介紹，吳圣川所在的國家杰青康國政教授團隊基于上海光源大科學裝置，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機(含樣品環(huán)境)，與英國皇家科學院和皇家工程院的兩院院士Philip J. Withers教授展開深度合作，對微鑄鍛及其他熱源增材鋁合金和鈦合金的抗疲勞性能進行了系統(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，組織得到細化，韌性指標有明顯提升，對于其他材料如鈦合金和高強鋼等先進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)，張海鷗團隊成功打印出面向時速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四方機車車輛股份有限公司丁叁叁副總工程師介紹，從時速200公里到今天的350公里，到正在研發(fā)中的時速400公里高速列車項目，我國在高鐵領(lǐng)域已經(jīng)形成了國際領(lǐng)先的成套技術(shù)裝備和豐富運用經(jīng)驗。作為一種國際尖端技術(shù)，時速600公里及以上的高速磁浮更是世界各國軌道交通技術(shù)競爭的一個“制高點”。尤其是當列車在高速行駛狀態(tài)下，空氣動力學作用急劇惡化，對材料及結(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晶和基體高強韌等優(yōu)勢，可為這類超高速、長壽命地面交通裝備制造提供全新方案，助力中國高鐵走向磁浮超高速時代。

據(jù)了解，“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”技術(shù)由張海鷗團隊歷經(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世紀各國競爭的戰(zhàn)略制高點，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)部缺陷是嚴重制約傳統(tǒng)增材制造技術(shù)在重大裝備長壽命服役中的“癌癥”?！拌T鍛銑一體化金屬3D打印”技術(shù)顛覆了高端金屬件長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，以張海鷗團隊技術(shù)為研究核心的國家科技04專項順利驗收。課題評價專家組組長、北京北一機床股份有限公司原總工程師劉宇凌認為，作為融合冶金材料制備成形與機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)人士認為，在高速列車和航空發(fā)動機等關(guān)鍵部件超短流程制造需求引領(lǐng)下，這一技術(shù)將為實現(xiàn)智能高鐵和交通強國建設(shè)貢獻力量。

編輯：董滿