德国及欧洲高端制造业长期面临陶瓷材料在极端环境下易产生缺陷的难题，而中国科研力量正迅速在这一领域取得突破。近日，来自大连理工大学（DUT）的研究团队成功开发了一种创新的混合增材制造工艺，将微波场与激光3D打印技术相结合，旨在解决陶瓷部件在极端工业环境中应用时的固有缺陷问题。
传统激光3D打印陶瓷时，熔融池往往迅速凝固，导致微小气泡被锁在材料内部形成孔隙，这些孔隙成为裂纹萌生的起点。同时，纯激光条件下形成的晶体结构倾向于平直排列，加剧了材料在机械应力下的脆性。针对这一痛点，方永勇教授领导的团队创新性地让打印区域同时接受激光照射和2.45GHz微波场的作用。
微波的独特优势在于其能穿透材料整体而非仅加热表面，这一特性将熔融态的持续时间从传统工艺的0.85秒延长至1.86秒。更长的液态窗口期让气泡有充足时间逸出，使材料总孔隙率降低了85.5%，孔隙率降至仅0.11%，平均孔径缩小至约38微米。此外，微波场激发内部气体产生等离子体，进一步清除了残留气泡。
在微观结构层面，陶瓷中的氧化钇稳定氧化锆（ZrO₂）充当了微波吸收剂，产生局部热点，诱导晶体呈随机而非线性方向生长。这种无序的微观结构有效阻断了裂纹扩展路径，显著提升了材料的结构均匀性。最终，该混合工艺使陶瓷材料的弯曲强度提升了22.2%，最大承载能力达到373.8兆帕。
该技术目前已被瞄准用于喷气发动机部件、燃烧室衬里及电厂涡轮等关键领域。尽管当前验证仅限于实验室小尺寸试件，但团队指出，未来规模化应用需解决大体积微波场均匀分布及双能源实时同步等挑战。这项成果已发表于《极端制造国际期刊》，标志着中国在高端陶瓷增材制造领域迈出了坚实一步，其技术路径为国内企业突破高端材料瓶颈提供了极具价值的参考范式。
