本研究由Wei Du、Qian Bai、Yibo Wang和Bi Zhang共同完成，作者单位分别来自大连理工大学精密与特种加工技术教育部重点实验室（Key Laboratory for Precision and Non-traditional Machining Technology of Ministry of Education, Dalian University of Technology）以及南方科技大学机械与能源工程系（Department of Mechanical and Energy Engineering, Southern University of Science and Technology）。研究成果发表于《The International Journal of Advanced Manufacturing Technology》2018年第95卷，标题为《Eddy Current Detection of Subsurface Defects for Additive/Subtractive Hybrid Manufacturing》。
学术背景
该研究属于增材-减材混合制造（Additive/Subtractive Hybrid Manufacturing, ASHM）与无损检测交叉领域。增材制造（Additive Manufacturing, AM）虽能实现复杂几何结构成形，但常因工艺参数（如激光功率、扫描速度等）不当引入孔隙、未熔合孔、裂纹等缺陷，且表面粗糙度与尺寸精度较差。传统缺陷检测方法（如X射线断层扫描、超声检测）存在效率低、辐射危害或高温环境适应性差等问题。为此，研究团队提出将涡流检测（Eddy Current Detection, ECD）集成至ASHM流程中，实现逐层原位检测与修复，以提升零件质量。
研究流程与方法
1. 实验设计
- 研究对象：采用钛合金Ti-6Al-4V粉末（粒径18–40 μm）通过直接激光沉积（Direct Laser Deposition, DLD）制备含预设缺陷的试样。通过调整孵化间距（1.8–2.4 mm）人为制造4种不同宽度的内部缺陷（0.2–0.8 mm），深度统一为1.2 mm。
- 检测系统：自主搭建涡流检测平台，使用屏蔽式铅笔绝对探头（频率范围20–200 kHz），集成三轴运动台（定位精度0.01 mm）和阻抗分析功能。通过ANSYS仿真分析涡流分布与频率的关系。
主要结果
- 频率选择：100 kHz下涡流峰值密度达5.35×10⁴ A/m²，穿透深度2.5 mm，兼顾信号强度与检测深度。
- 缺陷响应：0.8 mm宽缺陷的归一化电抗信号幅值为1.0，0.2 mm缺陷降至0.3，信噪比>6 dB。
- 工艺集成：提出“沉积→机加工→涡流检测→缺陷去除”循环流程，通过逐层检测实现全体积覆盖，突破传统ECD对10 mm以上深度缺陷的限制。
结论与价值
研究证实涡流检测可有效集成至ASHM中，实现1.2 mm深度内缺陷的原位检测。其科学价值在于揭示了激励频率、残余热量与提离距离对信号的影响机制；应用价值体现在为航空航天等高精度零件制造提供了一种高效、无辐射的质控方案。
研究亮点
1. 方法创新：首次将涡流检测与ASHM结合，提出“边制造边检测”的新范式。
2. 技术突破：通过优化频率和提离控制，解决了高温环境下微小缺陷检测的难题。
3. 跨学科意义：为增材制造的在线质量控制提供了无损检测新思路。
其他发现
Ti-6Al-4V增材件的电导率（0.42×10⁶ S/m）比传统工艺低30%，这一差异被转化为更深的涡流渗透优势。研究还发现，未熔合缺陷内残留的松散粉末会阻断涡流，导致信号不连续，为缺陷类型判别提供了新依据。
研究团队建议未来针对复杂几何形状零件的缺陷检测展开进一步探索。该工作得到了国家自然科学基金（51605077）和科技部重点研发计划（JCKY2016212A506-0101）的支持。