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每當(dāng)“卡脖子”這個詞出現(xiàn)，人們首先想到的往往是光刻機、航空發(fā)動機等長期被國外壟斷的技術(shù)，似乎我們在高科技賽道上始終處于追趕者的角色。

但鮮為人知的是，中國已在另一項決定未來工業(yè)格局的核心技術(shù)上實現(xiàn)全面領(lǐng)先，打造出一張令西方工業(yè)強國極為忌憚的戰(zhàn)略底牌。

這項技術(shù)直接關(guān)系到航空航天、國防裝備和高端重型機械的命脈，曾有美國企業(yè)三度攜巨額資金赴武漢求購，均遭斷然拒絕。如今，該技術(shù)已被國家明確列為禁止出口項目，所有關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)嚴(yán)格封鎖，不向外界透露分毫。

它正是由華中科技大學(xué)張海鷗教授領(lǐng)銜研發(fā)的鑄鍛銑一體化金屬3D打印技術(shù)——一項真正意義上實現(xiàn)“反向卡脖子”的顛覆性突破。

傳統(tǒng)航空航天核心零件制造

要理解這一技術(shù)的革命性意義，必須先了解過去制造大型關(guān)鍵金屬構(gòu)件的艱難過程。

以大飛機機身框架或火箭推進艙使用的鈦合金結(jié)構(gòu)件為例，傳統(tǒng)工藝需經(jīng)歷多個獨立環(huán)節(jié)：先通過熔煉鑄造形成粗坯，再進行高溫鍛造壓實組織，隨后反復(fù)熱處理改善性能，最后依靠高精度五軸數(shù)控機床逐層切削成型。

整個流程涉及十余道工序，跨設(shè)備、跨車間流轉(zhuǎn)，生產(chǎn)周期動輒數(shù)月起步。更嚴(yán)峻的問題是材料浪費嚴(yán)重——投入幾噸原材料，最終成品往往僅數(shù)百公斤，利用率普遍低于10%。

此外，每一道工序都存在極高失敗風(fēng)險，溫度控制偏差、鍛壓參數(shù)失準(zhǔn)，都會導(dǎo)致整批材料報廢。一個復(fù)雜承力件的綜合成本可達(dá)千萬元級別，成為制約高端裝備發(fā)展的瓶頸。

而張海鷗團隊所研發(fā)的鑄鍛銑一體化技術(shù)，徹底打破了這套延續(xù)百年的制造范式。

鑄鍛銑一體化技術(shù)

其核心在于將鑄造、鍛造與銑削三大工藝集成于同一臺設(shè)備，在增材制造過程中同步完成。

在打印過程中，系統(tǒng)采用國產(chǎn)電弧作為熱源，持續(xù)熔化普通金屬焊絲，并同步引入高頻微鍛裝置對剛凝固的金屬層施加動態(tài)沖擊，使晶粒細(xì)化至微米級，顯著提升致密度，有效消除氣孔、夾雜與裂紋等缺陷。

這意味著原本需要整條生產(chǎn)線協(xié)同作業(yè)、耗時漫長的制造任務(wù)，現(xiàn)在僅需一臺設(shè)備即可一次成型。更重要的是，所得零件的綜合力學(xué)性能不僅達(dá)到，甚至超越傳統(tǒng)模鍛件水平。

在經(jīng)濟性方面更是實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

相較于依賴進口高功率激光器與昂貴球形粉末的傳統(tǒng)金屬3D打印路線，該技術(shù)使用常規(guī)電弧電源與標(biāo)準(zhǔn)化焊絲，單次制造成本降至原先的三十分之一以下。

一臺設(shè)備便可替代一條完整的鍛造加工線，占地面積小、能耗低、自動化程度高，工人無需在高溫高壓環(huán)境中從事高強度體力勞動，生產(chǎn)環(huán)境大幅改善。

尤為關(guān)鍵的是，該技術(shù)能夠制造出傳統(tǒng)工藝無法實現(xiàn)的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，例如內(nèi)置冷卻流道的渦輪葉片、仿生蜂窩輕量化支撐架、梯度功能材料過渡區(qū)等，這些均為新一代飛行器減重增效的關(guān)鍵設(shè)計。

目前，這項技術(shù)早已走出實驗室，廣泛應(yīng)用于國家重點型號工程。

殲-20隱身戰(zhàn)斗機的關(guān)鍵鈦合金主承力隔框、長征系列運載火箭的燃料儲箱環(huán)段、C919客機的主起落架連接支柱，以及多顆在軌衛(wèi)星的大型空間桁架結(jié)構(gòu)，均已采用該技術(shù)批量制造。

就在2025年10月公開披露的470噸級超重型戰(zhàn)略運輸機項目中，其主起落架核心部件正是通過此項技術(shù)一體成形，并成功通過73噸極限載荷測試，完全滿足重型空運平臺的極端服役要求。

值得一提的是，武漢光谷近期展示了采用該技術(shù)打印的C919鋁合金中央翼盒承力框——這是整架飛機的“脊梁”所在。以往此類部件需消耗數(shù)噸鋁錠、歷經(jīng)數(shù)月加工，如今僅用十分之一的原料，一周內(nèi)即可交付，且靜態(tài)強度提升超過15%，疲勞壽命也顯著延長。

這項劃時代技術(shù)的背后，凝聚著張海鷗團隊長達(dá)二十多年的執(zhí)著探索。

二十年堅守攻克難關(guān)

自1995年起，張海鷗便投身于金屬增材制造研究。早期嘗試基于激光熔覆粉末打印時，頻繁遭遇零件開裂、層間結(jié)合差、力學(xué)性能不穩(wěn)定等問題，大量試驗結(jié)果最終只能回爐煉鋼。

但他并未止步，反而提出大膽設(shè)想：能否在打印的同時引入鍛造效應(yīng)，模仿傳統(tǒng)鍛件的致密化機制？

2009年，在國家高檔數(shù)控機床重大專項支持下，他與同為教授的妻子王桂蘭帶領(lǐng)團隊開啟聯(lián)合攻關(guān)，從原理建模、裝備研制到工藝驗證，一步一個腳印推進。

歷經(jīng)無數(shù)次失敗與參數(shù)優(yōu)化，2013年首次獲得合格樣件，驗證了“邊打印邊鍛打”的可行性；2016年，首臺具備工程應(yīng)用能力的原型機正式運行；2018年，經(jīng)工信部組織專家鑒定，九位院士一致認(rèn)定該技術(shù)屬國際首創(chuàng)、整體水平國際領(lǐng)先。

成果一經(jīng)發(fā)布，立即引發(fā)國際關(guān)注。

美國多家航空航天制造商先后三次派代表團前往武漢洽談技術(shù)引進事宜，報價從最初的8億元逐步抬升至超過30億元人民幣，意圖獲得完整技術(shù)授權(quán)，但均被張海鷗明確謝絕。

2020年8月，商務(wù)部與科技部聯(lián)合發(fā)布公告，正式將“鑄鍛銑一體化金屬增材制造技術(shù)”列入《中國禁止出口限制出口技術(shù)目錄》，編號183506X；2023年修訂版進一步收緊管控范圍，強化技術(shù)外泄防范措施，彰顯其國家戰(zhàn)略地位。

截至目前，國內(nèi)已實現(xiàn)該類設(shè)備規(guī)模化量產(chǎn)，累計交付超五百臺套，最大成形尺寸可達(dá)12米×4米×3米，適用于大型運載火箭箭體段、艦船推進軸等超大構(gòu)件的一體化制造。

同時，技術(shù)適配材料體系不斷拓展，已覆蓋鈦合金、鎳基高溫合金、高強鋁合金、馬氏體不銹鋼及特種工具鋼等多個類別，打印速度與表面精度亦持續(xù)優(yōu)化，邁向更高效率與更廣應(yīng)用場景。

相比之下，歐美主流仍停留在“先增材成形、后離線鍛造”的兩步法模式，產(chǎn)品內(nèi)部殘余應(yīng)力高、性能波動大，整體技術(shù)水平落后我國至少兩代。

必須認(rèn)識到，這項技術(shù)的戰(zhàn)略價值絲毫不遜于光刻機。

如果說光刻機決定的是信息產(chǎn)業(yè)的制高點，那么鑄鍛銑一體化技術(shù)掌控的則是高端裝備制造的主動權(quán)，直接影響戰(zhàn)斗機、衛(wèi)星、核電機組等國之重器的核心部件自主可控能力。

在過去，全球僅有美俄具備制造大型整體鈦合金承力結(jié)構(gòu)的能力，我國長期受制于人；如今憑借此項突破，無論尺寸多大、結(jié)構(gòu)多復(fù)雜的關(guān)鍵件，均可實現(xiàn)自主設(shè)計、自主生產(chǎn)，極大提升了裝備迭代速度與供應(yīng)鏈安全性。

鑄鍛銑一體化技術(shù)的成功，是中國科技自立自強道路上的一個典型縮影。

它不僅破解了高端金屬構(gòu)件“造不出、造不起、造不好”的困局，更讓我們在關(guān)乎國家安全的重大領(lǐng)域擁有了不可替代的話語權(quán)。

事實再次證明，核心技術(shù)無法靠購買獲得，唯有堅持自主創(chuàng)新，才能掌握命運的鑰匙。

隨著后續(xù)技術(shù)迭代加速，中國在高端制造領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢將進一步擴大。這份由時間、汗水與智慧鑄就的成果，終將成為托舉更多大國重器騰飛的堅實基石。