近日，機械工程學院魯金忠教授團隊在機械制造領域頂刊《極端制造》（International Journal of Extreme Manufacturing）上發表了題為“Performance-control orientated hybrid metal additive manufacturing technologies: State of the art, challenges, and future trends”的長篇綜述。該論文從增材制造領域的發展歷史、工藝標準、材料選擇、趨勢展望等方面做了較為系統的介紹。博士生呂繼銘為第一作者，魯金忠教授、羅開玉教授與盧海飛副教授為通訊作者。
由三維模型數據直接驅動生產零件的金屬增材制造技術，已成為影響第四次工業革命的十二項顛覆性技術之一，在加工周期、材料利用率、成本、設計自由度等方面展現出顯著的優勢。然而，單一的增材制造技術難以滿足復雜精細構件高質量制造需求，金屬構件在連續加工過程中性能不穩定，如熱循環累積、內部殘余拉應力和柱狀晶外延生長，阻礙其在標準化工業生產中的廣泛應用，亟需發展基于性能控制的復合增材制造（Hybrid Additive Manufacturing, HAM）一體化成形技術。該技術通過利用外部能量場或層間塑性變形方法，在金屬增材制造過程中有引導性地調控熔池熔化、流動和凝固行為，或改變固化層晶粒成核、長大及再結晶過程，進而實現微觀結構調控及機械性能強化。
論文全面梳理了基于性能控制的復合增材制造技術在殘余應力拉-壓轉換、冶金缺陷閉合、微觀結構調控、力學性能改善和各向異性優化的原理，總結了熔池-能量場耦合及熱-力交互過程中晶粒形核、生長、再結晶過程。最后，對復合增材制造技術在多能場制造、新材料開發、裝備自動化和加工標準制定等方面面臨的挑戰和發展趨勢進行了分析和展望。復合增材制造技術為極端服役環境下復雜精細構件高性能、高壽命、以及高可靠性一體化制造提供了一種全新的途徑。
研究獲得了國家自然科學基金重點項目（52335008）等資助。（機械工程學院）
原文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2631-7990/ad3315.
