新突破！哈工大成功研制首臺“雙換能器超聲固相增材裝備”
2025年4月9日，從科技日報發布的消息中了解到，哈工大成功研制了首臺“雙換能器超聲固相增材制造裝備”。據悉，這項技術突破傳統超聲增材設備的功率限制，在異種金屬連接與功能材料高效構建領域實現重大進展，為我國航空航天、新能源裝備等高端制造領域注入新動能。
技術背景：固相增材制造的新路徑
超聲波增材制造技術（UAM）是一種基于高頻機械振動與摩擦的固相連接工藝，通過金屬箔材的層層固結實現構件成型，無需熔化材料。相較于傳統熔化型增材技術，UAM可有效規避高溫導致的金屬氧化、相變及殘余應力問題，尤其適用于異種金屬連接（如銅/鋁、鋁/鈦）和功能梯度材料構建，為輕量化、高性能結構件制造開辟新路徑。
裝備突破：雙換能器協同設計，功率與效率雙提升
傳統UAM設備因單換能器結構存在功率不足、連接穩定性差等瓶頸，難以滿足大尺寸高強度構件需求。美國在雙換能器超聲增材方面是先行者，國內一直未見實質性突破，張洪濤教授團隊在國內創新性提出“雙換能器+雙變幅桿”協同設計方案，實現兩大核心突破：
1.大功率輸出：系統功率達6000～9000瓦，能量傳輸效率提升50%以上，可支持銅、鋁、鈦、鎳等多種金屬的高質量結合。
2.推挽式結構控制：通過雙換能器交替振動，增強界面摩擦均勻性，顯著提升異種材料（如銅/鋁）的固結效果與力學性能。
另外，該技術還攻克了諧振系統設計、壓頭粗糙度控制等難題，目前已進入穩定測試階段，并擁有完全自主知識產權。
科研歷程：十年磨一劍，從構想到樣機
自2013年起，張洪濤教授團隊在山東省重大科技創新工程等支持下，逐步推進技術攻關和裝備制造：
2013年：提出“輔助加熱式超聲快速成型方法及裝置”構想；
2017年：授權“一種金屬箔帶的激光輔助超聲增材制造裝置”專利；
2018年：明確“雙換能器推挽式滾焊固結”技術路徑；
2021年：實現鋁/銅、鋁/鈦等多種異種金屬材料高效連接及界面調控；
2025年：完成設備多輪迭代，樣機通過工程驗證，進入產業化籌備階段。
此期間，團隊依托超聲波增材制造技術和裝備在《Journal of Materials Research and Technology》等期刊發表多篇論文，并指導學生獲第七屆中國國際“互聯網+”大賽金獎（2021年）
應用前景：多領域賦能“中國智造”
該裝備的產業化將重點服務于：航空航天：輕量化鈦/鋁復合結構件制造；新能源裝備：高導熱銅/鋁電池散熱組件高效成型；精密器件：功能梯度材料（如形狀記憶合金）定制化開發等領域。
張洪濤教授指出，未來將進一步優化裝備智能化水平，推動其在機器人、電子芯片、汽車交通等領域的應用，為“綠色制造”提供中國方案。
(責任編輯：admin)
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