在面向国家重大需求的尖端装备研制中，极端制造技术扮演着至关重要的角色。它是指在极端尺度、极端环境或极端功能需求下，实现材料、结构、器件或系统高精度、高性能制造的科学技术总称。近期，由我所牵头承担的国家重点研发计划“极端环境功能构件跨尺度微纳制造基础”项目取得系列突破性进展，为相关领域提供了关键工艺解决方案。

项目核心原理：跨尺度协同与能场精确调控

该项目的科学核心在于解决从纳米特征到毫米构件跨尺度成形中的一致性控制难题。传统制造方法在应对极端工况（如超高温、强辐射、极高载荷）所需的多孔、微通道、异形薄壁等复杂功能结构时，往往面临精度丧失或性能不达标的问题。我们的研究聚焦于多能场复合制造原理，通过精确协同热场、力场、化学场乃至磁场，在制造过程中主动调控材料的微观组织演变与残余应力分布，从而在极端尺度下实现“形-性”一体化制造。

创新工艺路径与关键技术突破

基于上述原理，项目团队开发了数种创新工艺路径。其中，一项代表性技术是“超快激光-微锻复合增材制造”。该技术并非简单叠加，而是通过超快激光实现微米级熔池的精确成形，随即引入高频微锻冲击，其关键技术参数控制包括：

• 激光参数：脉宽<500fs，能量波动控制在±1.5%以内，实现“冷加工”效应，减少热影响区。
• 微锻同步控制：冲击频率与激光扫描路径动态匹配，频率可达20kHz，峰值压力精密可调。
• 在线监测与反馈：集成熔池视觉与声发射监测，实时修正工艺参数，确保内部缺陷率低于0.01%。

此工艺路径有效解决了极端工况构件中常见的微裂纹、各向异性及疲劳性能不足等瓶颈问题。

为验证技术成效，我们对采用新工艺制造的某型高温合金微通道热沉构件进行了对比测试。与传统选区激光熔化（SLM）构件相比，在850°C热循环与25MPa压差耦合的极端测试条件下，其性能提升显著：

1. 疲劳寿命：从传统工艺的~5×10⁴次提升至>2×10⁵次，提升超300%。
2. 散热效率：在相同流阻下，换热系数提升约40%。
3. 尺寸稳定性：经过100小时极端环境考核，特征尺寸变形量小于0.05%，远优于0.3%的设计要求。

这些扎实的数据，标志着我们在面向极端环境的精密构件制造能力上迈上了新台阶。项目的成功实施，不仅有力支撑了相关国家重大工程，也为学术界和工业界提供了新的技术选项。作为中国机械工程学会极端制造分会的重要支撑单位，我们始终致力于推动极端制造领域的学术进步与产业应用。

本所运营的机械制造工艺研究所学术网站与极端制造学术网，将持续发布本项目及国内外极端制造科研的最新进展。我们亦通过承办极端制造交流与服务活动、支持《极端制造》国际期刊（International Journal of Extreme Manufacturing）、开展极端制造培训与极端制造咨询等多种形式，构建开放共享的技术生态，助力我国在极端制造领域持续创新，保持领先。