北京科技大学新材料技术研究院张勇教授团队在材料科学与增材制造领域取得重大突破,其关于激光粉末增材制造(LPBF)高性能材料的研究成果荣登国际顶级期刊。该研究不仅深化了对增材制造过程中材料微观结构演化与性能调控机理的理解,更创新性地将相关技术理念与高性能功能涂料的开发相结合,为航空航天、高端装备、新能源等关键领域的表面工程与防护技术开辟了新路径。
研究聚焦于利用高能量密度的激光束选择性熔化金属或合金粉末,逐层构筑具有复杂几何形状与卓越性能的构件。团队通过精确调控激光工艺参数、创新粉末材料设计与后处理工艺,成功克服了传统增材制造中常见的孔隙、裂纹、各向异性等缺陷,制备出强度、韧性、耐腐蚀性及疲劳性能均表现优异的高性能材料。其核心突破在于实现了材料微观组织(如晶粒形态、析出相分布)的主动设计与精准控制,从而在宏观上赋予构件超越传统铸造甚至锻造材料的综合性能。
尤为引人注目的是,张勇教授团队前瞻性地将激光粉末增材制造的技术逻辑与材料设计原则,拓展至功能涂料这一广阔领域。他们借鉴增材制造中“层层构建、精准定制”的思想,以及在高性能合金中调控相组成与界面特性的经验,致力于开发新一代“智能”或“超性能”功能涂料。这类涂料旨在实现涂层结构从微纳米尺度的可控制备,具备如超高硬度、超强耐蚀、自适应修复、热障/防腐一体化、或响应环境刺激(如温度、应力、介质)而改变性能等先进功能。例如,通过模拟LPBF中的熔池动力学与快速凝固行为,可设计出具有独特非平衡微观结构的涂层材料,获得传统喷涂技术难以企及的优异性能组合。
该研究的刊发标志着我国在高端增材制造与先进表面工程交叉领域的基础研究与技术开发已达到国际前沿水平。张勇教授团队的工作表明,激光粉末增材制造不仅是复杂部件成形的革命性技术,其背后深刻的材料科学原理与工艺调控策略,更能为包括功能涂料在内的多种材料体系的设计与制备提供创新范式。随着该技术的持续深化与跨领域应用,有望带动一系列高性能定制化涂层解决方案的诞生,为提升重大装备的可靠性、 longevity 与综合效能提供坚实的技术支撑,具有重大的科学意义与工程应用价值。
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更新时间:2026-03-15 06:28:26