记者从东莞理工学院获悉，1月16日，历经连续4天的紧张试验，该校教授张丽娟团队在中国散裂中子源工程材料中子衍射谱仪上，成功完成国内首例电弧熔丝增材制造原位打印试验研究。

本次试验是广东省重大应用基础研究项目“高性能金属增材制造材料与工艺的应用基础研究”中课题三“超常凝固及固态相变行为与显微组织形成机理研究”的核心内容。电弧熔丝增材制造技术具备高效率、低成本以及适用于大尺寸复杂构件制造等显著优势，在高端装备领域应用前景广阔。

张丽娟（左三）与团队成员探讨相关技术问题。张友炳 摄

然而，在逐点逐层的增材制造过程中，材料会经历快速加热和冷却，以及多次反复热循环，其微观组织和应力状态会发生诸多变化。常规检测和表征实验仅能呈现变化的最终结果，无法了解具体变化过程，这在一定程度上制约了工艺优化与性能提升。

该课题聚焦高强钢和铝合金等重要工程合金的电弧熔丝增材制造设备、材料和工艺研究，深入系统地探究材料成形过程中的组织形成和演变、应力状态对性能的影响规律。项目成果将为大尺寸、高性能复杂构件的精准制造提供全新解决方案，攻克核心技术瓶颈问题，同时为增材制造超常凝固机理研究提供有力的实验验证。

在散裂中子源工程材料谱仪团队的大力支持下，经过2年多的不懈努力，张丽娟团队成功攻克原位打印与中子探测协同、极端环境下工艺稳定控制等多项设备和技术难题。双方在专用打印设备研制、试验方案设计、设备参数调试、中子探测数据校准等关键环节深入协作，成功将增材制造设备与工程材料谱仪精准适配，构建了全球领先的增材制造原位研究平台，为本次试验奠定了坚实基础。

张丽娟团队。张友炳 摄

试验过程中，张丽娟团队借助散裂中子源强大的穿透能力和高分辨率探测优势，创新性地实现了电弧熔丝增材制造过程中材料微观结构演化的实时、动态观测。这种“制造-表征”一体化的研究模式，突破了传统增材制造研究“打印后检测”的局限，为精准揭示工艺-结构-性能关联机制提供了直接的实验依据。

“此次试验是国内首次将原位电弧熔丝增材制造与中子散射表征平台相结合开展的研究，标志着我国在金属3D打印原位观测与机理研究领域迈出重要一步。”张丽娟介绍道。传统检测技术通常只能在打印完成后进行检测，而本次试验成功破解了3D打印过程中实时捕捉材料内部动态变化的行业难题，实现了在制造过程中“透视”材料内部，对材料微观组织的形成和演变过程实时探测，为制备工艺的调整和优化提供依据。

据介绍，此次试验成果将为大尺寸、高性能复杂构件的精准制造提供核心技术支撑，同时为我国增材制造技术从“经验优化”向“科学设计”转型奠定重要基础。未来，张丽娟团队将继续深化与散裂中子源工程材料谱仪的合作，拓展原位表征在多材料增材制造、极端环境适配等方向的应用，持续引领增材制造技术创新发展。