从华中科技大学获悉，第三代同步辐射光源高分辨三维成像技术揭开了该校张海鸥团队“铸锻铣一体化金属3D打印”不为人知的秘密：微铸锻铝合金中缺陷尺寸和数量显著低于传统电弧增材，组织得到细化，韧性指标有明显提升。
近期，西南交通大学吴圣川教授将这一研究发表在金属加工领域顶级杂志《材料加工技术》上。
突破技术瓶颈，提供了“超级显微镜”
“这一结果表明‘铸锻铣一体化金属3D打印’应用于以高铁为代表的大型高端装备中的巨大潜力。”中车青岛四方机车车辆股份有限公司丁叁叁副总工程师介绍，当列车在高速行驶状态下，空气动力学作用急剧恶化，对材料及结构可靠性要求与既有技术显著不同，“铸锻铣一体化金属3D打印”技术所特有的组织通体细晶和基体高强韧等优势，可为未来超高速、长寿命地面交通装备制造提供全新方案。
基于该技术，张海鸥团队成功打印出时速600公里及以上磁浮列车悬浮架关键支撑部件，目前正与吴圣川教授制造或修复更高速度的高速列车铝合金齿轮箱，并合作开展损伤车轴和铝合金结构的表面修复及结构完整性评价。“材料内部损伤演化及定量表征是重大装备服役中的瓶颈技术。”吴圣川说，长期以来，一直依赖于破坏性试验和表面观察方法推断材料疲劳程度，设计、制造以及服役评估都难以准确定量。近十年来，以同步辐射光源为代表的先进光源，突破这一技术的瓶颈，为了解重大装备的服役过程提供了“超级显微镜”。
革命性的先进加工技术有何亮点
据了解，“铸锻铣一体化金属3D打印”技术作为一种革命性的先进加工技术，大型高端金属件的超短流程增材制造已成为21世纪各国竞争的战略制高点，在航空航天、深海舰船、核电管道、高速铁路、医疗器械等领域具有广阔的应用前景。然而，以气孔和未熔合为代表的内部缺陷是严重制约传统增材制造技术在重大装备长寿命服役中的“癌症”。“铸锻铣一体化金属3D打印”技术颠覆了高端金属件长期以来依赖铸锻焊铣分离的传统制造模式，解决了传统锻件均匀性与增材制造疲劳性能难题。
作为融合冶金材料制备成形与机械加工于一体的新兴技术，“铸锻铣一体化金属3D打印”是典型的跨行业、多学科交叉技术，代表了未来以产业链短流程化制造为特色的高端装备制造发展方向。
业内人士认为，在高速列车和航空发动机等关键部件超短流程制造需求引领下，这一技术将为实现智能高铁和交通强国建设贡献力量。
技术助力高速列车平稳运行
高速列车的安全平稳运行，取决于施于列车上的各种力的产生、相互作用与控制，因而高速运行条件下的列车力学行为、特性及其作用规律等构成了高速列车最重要的基础科学问题。研究并形成相应的理论和方法体系，对构造合理安全的流固、轮轨和弓网关系，以及在高速条件下使上述关系得以稳定保持的牵引、制动、材料、结构和控制技术，具有重要的基础性和全局性意义，是我国高速列车技术得以持续发展并保持领先地位的根本保障。
以高速铁路体系化安全保障技术、高速列车装备谱系化技术、高速铁路能力保持技术和高速铁路可持续技术为重点，以高速列车谱系化、智能化和节能降耗技术为核心，完善、提升并基本形成我国高速列车相关关键技术及重大装备体系，为我国高速列车相关技术与装备具备可持续发展能力和完全自主化提供核心与关键技术保障，为我国在高速列车相关领域的持续发展和高速铁路成为最安全的大容量运输方式奠定核心技术基础，为我国高速列车相关产业的形成和提升提供科技支撑。（综合来源：科技日报、湖北日报）