張海鷗教授鑄鍛銑一體化金屬3D打印成功打印高速列車關鍵部件

來源:科技日報

第三代同步輻射光源高分辨三維成像技術揭開了該校張海鷗團隊“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”不為人知的秘密：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。

△視頻：張海鷗教授微鑄鍛銑復合增材制造直播

近期,，西南交通大學吳圣川教授將這一研究發(fā)表在金屬加工領域頂級雜志《材料加工技術》上,�,！斑@一結果表明‘鑄鍛銑一體化金屬3D打印’應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,，當列車在高速行駛狀態(tài)下，空氣動力學作用急劇惡化,，對材料及結構可靠性要求與既有技術顯著不同,，“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”技術所特有的組織通體細晶和基體高強韌等優(yōu)勢，可為未來超高速,、長壽命地面交通裝備制造提供全新方案,。

基于該技術，張海鷗團隊成功打印出時速600公里及以上磁浮列車懸浮架關鍵支撐部件,，目前正與吳圣川教授制造或修復更高速度的高速列車鋁合金齒輪箱,，并合作開展損傷車軸和鋁合金結構的表面修復及結構完整性評價。

“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,�,！眳鞘ゴㄕf，長期以來,，一直依賴于破壞性試驗和表面觀察方法推斷材料疲勞程度,，設計、制造以及服役評估都難以準確定量,。近十年來,，以同步輻射光源為代表的先進光源，突破這一技術的瓶頸,，為了解重大裝備的服役過程提供了“超級顯微鏡”,。


鑄鍛銑一體化金屬3D打印技術介紹
鍛件的傳統(tǒng)制造方法流程長、工序復雜,，需要多臺大型設備,、制造成本高，污染排放量大,，而微鑄鍛銑復合增材制造流程短,，只需通過一臺設備就可以完成金屬絲材到鍛件的制造�,？s短周期40%-70%,，當前，該技術的熔積效率為10kg/h以上,，材料消耗減少70%~80%,，能耗約為傳統(tǒng)制造的10~15%�,？色@得12級等軸細晶組織,，遠高于傳統(tǒng)鍛造的7~8級,，成形質量和組織均勻一致性、穩(wěn)定性高于傳統(tǒng)制造10%~30%,。

近年來,，微鑄鍛銑復合增材制造技術已經(jīng)應用于飛機掛架，艦船螺旋槳,，汽車翼子板模具,，燃機過渡段，高鐵轍叉等項目的研發(fā)制造,，重點服務于航空航天,、核電工業(yè)、船舶海工,、高速鐵路等支柱產(chǎn)業(yè),。

微鑄鍛同步制造技術的技術創(chuàng)新主要圍繞4個發(fā)明：
●熔凝微區(qū)增等材同步成型方法；
●均勻等軸細晶強韌化技術,；
●難成行材料多能場復合成形技術,；
●微鑄鍛同步超短流程綠色制造裝備；

首創(chuàng)了“鑄鍛同步,、控形控性,、缺陷檢測、自主修復”多功能集成系列裝備,，實現(xiàn)1臺設備超短流程制造大型復雜鍛件的重大創(chuàng)新,。