增材制造原位表征：同步辐射超快X射线成像与衍射技术应用

王瀚1，张东升2，杨倩1，陈森3，李宇宵2，张兵兵2，刘伟1（1 中国航发北京航空材料研究院 3D打印研究与工程技术中心；2 中国科学院高能物理研究所；3 中国工程物理研究院 流体物理研究所）

摘要：同步辐射技术作为揭示增材制造过程中多尺度物理冶金行为的“超级显微镜”，为破解增材制造“黑箱”过程提供了革命性的研究手段。本文系统综述了同步辐射在增材制造原位表征领域的应用进展：在成像方面，高时空分辨超快X 射线成像技术实现了增材制造熔池、缺陷及凝固过程动态演化行为的原位观测，揭示了匙孔波动诱导气孔、马兰戈尼（Marangoni）力驱动缺陷消除等关键机理；在衍射方面，超快X 射线衍射技术定量解析了增材制造快速凝固过程中的相变动力学与残余应力演变规律。进一步，本文探讨了同步辐射原位表征技术与人工智能、多物理场模拟联用的未来发展方向，并展望了其在增材制造工艺优化、缺陷智能检测及新材料开发中的应用潜力，指出该技术为推动增材制造从经验试错向机理驱动转型提供了理论基础与技术途径。

关键词：增材制造；同步辐射；原位表征；超快X 射线成像；超快X 射线衍射