【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學(xué)機械工程學(xué)院李方義教授與李燕樂教授帶領(lǐng)的科研團隊，在金屬增材制造(俗稱3D打印)領(lǐng)域獲得一系列重要研究成果。其中，一項關(guān)于3D打印特種合金在極低溫下性能演變的核心研究，發(fā)表于國際塑性力學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《International Journal of Plasticity》，為開發(fā)適用于航天探測、高端裝備的先進低溫材料提供了全新的理論依據(jù)和方向。
這項研究聚焦于一類名為“亞穩(wěn)態(tài)高熵合金”的新興金屬材料。這類合金因其獨特的微觀結(jié)構(gòu)，能通過內(nèi)部相變在變形時同時提升強度和韌性，但將其與3D打印技術(shù)結(jié)合，并在超低溫環(huán)境下的性能表現(xiàn)如何，一直是學(xué)界探索的空白。為此，研究團隊以特定成分的鈷鉻鐵鎳錳合金為研究對象，系統(tǒng)對比了傳統(tǒng)鑄造與3D打印兩種工藝，并深入探究了其在常溫與零下196攝氏度極端低溫下的行為差異。
研究發(fā)現(xiàn)，通過3D打印技術(shù)制備的合金，在低溫環(huán)境下展現(xiàn)出了不同于傳統(tǒng)材料的“異常”強化機制。其內(nèi)部發(fā)生了可逆的微觀結(jié)構(gòu)相變，這種獨特的相變行為與材料變形的競爭關(guān)系，是導(dǎo)致其低溫性能顯著優(yōu)化的關(guān)鍵。這一發(fā)現(xiàn)，不僅闡明了3D打印工藝在精細(xì)調(diào)控材料內(nèi)部組織方面的巨大潛力，也為設(shè)計制造適用于深空、極地等嚴(yán)苛環(huán)境的高性能金屬構(gòu)件開辟了新路徑。
除了此項基礎(chǔ)研究的突破，李方義/李燕樂團隊在2025年度圍繞金屬3D打印的工程應(yīng)用全鏈條攻克了多項難題。團隊在打印專用新型金屬粉末設(shè)計、打印過程的在線智能監(jiān)測、以及最終構(gòu)件的強度與韌性協(xié)同調(diào)控等方面，均取得了豐碩成果，相關(guān)論文已在《材料加工技術(shù)雜志》、《激光技術(shù)》等多個國際知名專業(yè)期刊上發(fā)表。這一系列系統(tǒng)性進展，標(biāo)志著我國在高端金屬增材制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究與技術(shù)開發(fā)能力持續(xù)提升。
據(jù)悉，該系列研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、山東省優(yōu)秀青年基金等多個國家級及省部級科研項目的持續(xù)支持。這些創(chuàng)新成果將有力推動3D打印金屬材料在航空航天、國防工業(yè)等戰(zhàn)略性領(lǐng)域的應(yīng)用進程。
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