湖北日报讯（记者方琳、通讯员徐小丹）2月10日，记者从华中科技大学了解到，该校张海鸥团队成功打印出面向时速600公里及以上磁浮列车悬浮架关键支撑部件。目前，张海鸥教授博士、西南交通大学吴圣川教授正在进行再制造修复更高速度级的高速列车铝合金齿轮箱体，以及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。
吴圣川教授所在牵引动力国家重点实验室被称为“中国高铁第一实验室”。作为张海鸥团队博士毕业生，吴圣川为推动“铸锻铣一体化金属3D打印”技术在高铁中的应用，近年来基于大科学装置做了许多研究工作。吴圣川介绍，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。长期以来，一直依赖于破坏性试验和表面观察方法推证出材料疲劳力学行为，设计结果偏于保守、制造工艺关联性差、服役评估难以定量。近十年来，以同步辐射光源为代表的先进光源为全面表征重大装备的服役行为提供了前所未有的机遇，已成为现代基础科学研究的“超级显微镜”。
据介绍，吴圣川所在的国家杰青康国政教授团队基于上海光源大科学装置，自主研发了全系列的原位拉伸、压缩、旋转弯曲、高周疲劳和超高周疲劳材料试验机（含样品环境），与英国皇家科学院和皇家工程院的两院院士Philip J. Withers教授展开深度合作，对微铸锻及其他热源增材铝合金和钛合金的抗疲劳性能进行了系统深入的原位三维成像及定量化关联表征研究。
研究发现，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，对于其他材料如钛合金和高强钢等先进材料的研究也有类似结论。这一研究成果日前发表在金属加工领域顶刊J Mater Process Tech（材料加工技术）上。基于该技术，张海鸥团队成功打印出面向时速600公里及以上磁浮列车悬浮架关键支撑部件。
“这一结果也表明，‘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，从时速200公里到今天的350公里，到正在研发中的时速400公里高速列车项目，我国在高铁领域已经形成了国际领先的成套技术装备和丰富运用经验。作为一种国际尖端技术，时速600公里及以上的高速磁浮更是世界各国轨道交通技术竞争的一个“制高点”。尤其是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，可为这类超高速、长寿命地面交通装备制造提供全新方案，助力中国高铁走向磁浮超高速时代。
据了解，“铸锻铣一体化金属3D打印”技术由张海鸥团队历经二十年研发完成。张海鸥介绍，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。
近日，以张海鸥团队技术为研究核心的国家科技04专项顺利验收。课题评价专家组组长、北京北一机床股份有限公司原总工程师刘宇凌认为，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。