电弧焊和增材制造（AM）对于快速且廉价地制造大型金属部件都是极其有用的。

据了解，该研究由莱斯特大学、代尔夫特理工大学、Diamond Light Source、都柏林大学和英国TATA钢铁研究所合作，最近发表在《Nature Communications》杂志上。

该研究探讨了金属增材制造和电弧焊的内部流动行为，重点研究了在这两个过程中产生的熔池。为此，该团队将小钨和钽颗粒插入熔池中。由于它们的高熔点，颗粒在熔池中保持足够长的时间，以便使用强X射线束跟踪它们。

X射线是在英国国家同步辐射光设施Diamond Light Source使用同步加速器粒子加速器生成的。该团队选择Beamline I12进行此项研究，因为它具有专业的高能量、高速成像能力，每秒数千帧。

使用Beamline I12，研究人员能够创建高速影像，显示表面张力如何影响焊接熔池的形状及其相关的速度和流动模式。结果首次表明，熔体流动行为与以前仅通过计算机模拟看到的相似。

结果表明，通过控制熔池的流动和改变表面上的相关活性元素，可以优化电弧焊。“了解在焊接和金属增材制造过程中熔池中的液体会发生什么变化仍然是一个挑战，”领导该研究的董洪彪教授说。“这些发现将有助于我们设计和优化焊接和增材制造工艺，从而以更低的成本制造具有改进性能的部件。焊接是永久性连接金属的最经济有效的方式，也是我们制造业经济的重要组成部分。”

根据莱斯特大学的统计，全球超过一半的国内和工程产品都包含焊接接头，2017年欧洲焊接设备和消费品市场的收入达到35亿欧元。

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