精密焊接与激光智能制造团队张天理副教授指导研究生在高强钢增材制造领域取得一系列高水平研究成果。近期，张天理副教授团队的研究成果《Effect of ultrasonic amplitude on microstructure and properties of wire arc additive manufactured ultra-high strength steel deposited metal》发表于高水平TOP期刊《Journal of Materials Research and Technology》。相关研究得到上海市III类高峰学科—材料科学与工程（高能束智能加工与绿色制造）、国家自然科学基金项目（51804196）等资助。
在超声振幅对超高强钢增材制造组织和性能的研究中，团队发现，随着超声振幅的增加，自制的添加1% CeO2超高强钢金属粉芯焊丝熔敷金属中的稀土复合夹杂物在晶界处的偏析减少，从而显著提高了材料的综合力学性能。特别是在超声振幅为100µm时，熔敷金属的平均夹杂物尺寸比超声振幅为0µm时减小了约23.4%，熔敷金属的抗拉强度、屈服强度和冲击韧性均得到了显著提升（分别达到870 MPa、796 MPa、73.2J）。
Fig. 1. Effect of ultrasonic amplitude on mechanical properties of deposited metal.
此外，团队还研究了添加Y2O3对超高强钢熔敷金属微观组织和力学性能的影响。研究发现，随着Y2O3含量的增加，熔敷金属的抗拉强度和屈服强度均得到了优化，其中添加1%Y2O3的熔敷金属展现出最佳的综合力学性能（分别达到769MPa、700MPa，70J）。
Fig. 2. SEM images of dimples and cleavage facets in weld metals and the mechanisms of crack initiation:(a) and (e) wire no. 1, (b) and (f) wire no. 2, (c) and (g) wire no. 3, (d) and (h) wire no. 4, (i) and (j) surface shear stress induced boundary cracking of bainite clusters, (k) and (l) surface shear stress-induced decohesion of inclusion.
2024年，张天理副教授团队还发表了多篇相关研究成果，如“Influence of Y2O3 on microstructure and properties of 800MPa high-strength steel weld metal，Science and Technology of Welding and Joining，2024，13621718241306285”“Effect of Cr and W on microstructure and wear resistance of arc additive manufactured flux-cored wire for railway wheels, Journal of Materials Research and Technology, 2024, 30: 3438-3447”“Study on the effect of Ar–He shielding gas on the weld formation, microstructure and mechanical properties of 5083 aluminum alloy weld, Journal of Materials Research and Technology, 2024, 28: 683-694”“Review of laser cladding coating on wear and fatigue of railway wheels/rails, Materials Science and Technology, 2024, 40(9): 651-664”“Effect of C-Mn-Cu on microstructure and properties of wire arc additive manufacturing of high manganese steels, Materials Science and Technology, 2024, 40(16): 1202-1218”。这些研究为推动该领域的发展做出了积极贡献。
张天理副教授及团队长期致力于焊接冶金与焊接性、焊接材料与工艺、表面再制造、机器人智能化焊接、激光/电子束/电弧增材制造等教学与科研工作，已发表高水平学术论文60余篇，发明专利40余项，学术著作10部，国家/行业/团体标准16项。