作为可沉淀强化的轻质材料，Al-Zn-Mg-Cu合金因其高比强度、高损伤容限和优异的可加工性能而被广泛应用于航空航天领域。由于Al-Zn-Mg-Cu合金较大的凝固区间，热膨胀系数高，开裂敏感性大，熔体流动性差，导热系数高等本征性质，激光增材制造快速熔凝过程中易出现热裂纹缺陷；电弧增材制造热输入较大，熔池凝固速率较小，但高热输入会促进粗大晶粒、气孔以及元素偏析的形成，导致力学性能降低与各向异性。因此，现有的单一激光或电弧增材制造Al-Zn-Mg-Cu合金仍然存在一些不可忽略的问题和挑战。
马广义教授师从机械工程学院吴东江教授，长期开展轻质合金增材制造研究，创新性地提出了脉冲激光-电弧复合增材制造技术。该技术采用定域可控的脉冲激光作为热源之一，与热输入较大的电弧复合共同熔化焊丝，通过激光-电弧耦合作用，实现Al-Zn-Mg-Cu合金构件的高质量制造。研究人员开发了形性联合调控的增材与后续热处理工艺，发现了Al-Zn-Mg-Cu合金“成分-相变”联合强化机制：共格纳米析出相剪切强化机制阻碍位错运动。基于热力学和动力学理论，计算了析出相溶解、形核生长临界条件，并探讨高温拉伸后微观组织与力学性能演变机理。复合增材制造Al-Zn-Mg-Cu合金样件的常温抗拉性能600 MPa，高温抗拉性能360 MP，优于单一激光或电弧增材制备的Al-Zn-Mg-Cu、Al-Cu以及Al-Mg合金，能够与常规锻造的7075铝合金相媲美。这些发现为高性能轻质合金制造提供了一种全新的思路。
该项工作得到了国家重点研发计划（2022YFB4602401）、国家自然科学基金（52175291)和辽宁省应用基础研究基金（2022-YGJC-22）的支持。
