增材制造技术，尤其是电弧熔丝增材制造（Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM），因其高效率、低成本及成形尺寸灵活等优点，在大型金属构件制造领域展现出巨大潜力。对于镁合金这类轻质结构材料，传统的WAAM工艺往往面临晶粒粗大、力学性能（特别是塑韧性）不足的挑战。针对这一关键问题，西安交通大学黄科课题组创新性地将超声振动场引入镁合金的电弧熔丝增材制造过程，发展出超声辅助电弧熔丝增材制造（Ultrasonic-assisted WAAM）新技术，成功实现了镁合金构件强度与塑性的协同提升，为高性能镁合金复杂构件的直接成形提供了新思路。
该技术的核心在于利用高频超声能量对增材制造过程中的熔池及邻近凝固区域施加影响。当超声波作用于熔融金属时，会产生强烈的声流效应和空化效应。声流能够显著细化熔池内的微观组织，打碎枝晶，促进成分均匀化；而空化效应产生的瞬时高压和微射流，则能有效破碎初生相，增加形核质点，从而显著细化凝固组织。对于镁合金而言，晶粒细化是同时提升其强度和塑性的最有效途径之一。
黄科课题组的研究表明，在超声场的辅助下，增材制造的镁合金沉积层的晶粒尺寸得到了显著细化，粗大的柱状晶转变为均匀细小的等轴晶。这种微观组织的优化直接带来了力学性能的飞跃：与未施加超声的常规WAAM样品相比，超声辅助成形样品的屈服强度和抗拉强度均获得显著提高，其延伸率也得到了大幅改善，实现了强度与塑性的良好匹配，打破了传统增材制造镁合金“强则脆”的困局。
这一协同提升机制可归因于多重因素的共同作用：细晶强化是强度提升的主要贡献者；而均匀细小的等轴晶组织，在变形时能更有效地协调塑性应变，延缓裂纹的萌生与扩展，这是塑性得以改善的根本原因。超声场还可能有助于减少气孔、微裂纹等内部缺陷，进一步提升材料的致密性和完整性。
该研究成果不仅为高性能镁合金增材制造开辟了新路径，其“外场辅助”的思路也对其他难以加工的活性金属或高合金材料的增材制造具有重要的借鉴意义。通过优化超声参数（如功率、频率、作用方式）与电弧工艺参数的协同匹配，有望实现对增材制造构件微观组织与性能的精准调控，推动超声辅助电弧熔丝增材制造技术在航空航天、交通运输等对轻量化高性能构件有迫切需求的领域实现更广泛的应用。
