香港 -Media OutReach Newswire- 2026年3月30日 - 機械加工，包括材料的精確切割及成形，是制造業(yè)的核心工序。隨著具備極高強度及硬度的先進材料獲廣泛采用，傳統(tǒng)技術(shù)漸漸難以達到所需的精密度。香港理工大學(xué)（理大）研究團隊研發(fā)了一項突破性機械加工技術(shù)，在金剛石切削過程中耦合原位激光與磁場，提升切削流暢度與加工表面精度，同時減輕材料的亞表面損傷及降低刀具磨耗。此項雙場技術(shù)展現(xiàn)了超越其他現(xiàn)有能量場輔助切削技術(shù)的卓越效能，有望在更多難加工新型先進材料上實現(xiàn)超精密加工。

理大工業(yè)及系統(tǒng)工程學(xué)系教授及超精密加工技術(shù)全國重點實驗室副主任杜雪教授與其研究團隊研發(fā)了一項創(chuàng)新的多能量場耦合輔助超精密加工技術(shù)，有效提升切削流暢度與加工表面精度，同時減輕材料的亞表面損傷及降低刀具磨耗，展現(xiàn)出超越其他現(xiàn)有能量場輔助切削技術(shù)的卓越效能。

由理大工業(yè)及系統(tǒng)工程學(xué)系教授及超精密加工技術(shù)全國重點實驗室副主任杜雪教授與其研究團隊獨創(chuàng)的多能量場耦合輔助超精密加工技術(shù)，名為「原位激光－磁場雙場輔助金剛石切削」（LMDFDC）。相關(guān)研究成果已刊登于國際期刊《國際極限制造雜志》（International Journal of Extreme Manufacturing）。

原位場加工是指在機械加工過程中，將激光或磁場等外部能量場，同步直接施加于切削區(qū)域。現(xiàn)有的能量場輔助技術(shù)均存在一定局限，例如激光場雖能軟化硬脆材料，令其更易被切削，卻有機會因過熱導(dǎo)致材料熔融損傷；磁場可減小切削阻力、強化散熱以令切削過程更順暢，但其效果在不同材料間表現(xiàn)不穩(wěn)定，且無法避免在高性能材料（如高熵合金）中因硬質(zhì)顆粒脫落而造成表面劃痕。

LMDFDC通過結(jié)合激光及磁場，令兩者優(yōu)點得以協(xié)同發(fā)揮，同時克服各自不足。研究團隊在高熵合金工件上，分別采用新技術(shù)和另外三種加工方式以進行比較，包括僅激光切削、僅磁場切削及無任何外場切削。他們利用了一系列先進分析工具，從表面形貌特征、亞表面演化規(guī)律，乃至原子尺度的結(jié)構(gòu)特性等多個層面，觀察材料的變化。

結(jié)果顯示，在「熱—磁—機械」多物理協(xié)同作用下，LMDFDC將加工性能提升至單一能量場無法達到的精度程度。具體而言，技術(shù)通過磁場增強熱傳導(dǎo)，抑制激光引起的熱損傷，同時利用激光軟化硬顆粒以避免劃痕，并提升切削穩(wěn)定性，從而令完成品表面更平滑、亞表面損傷更少。雙場耦合效應(yīng)還防止了因嚴重摩擦導(dǎo)致的刀具邊緣積屑，以及高溫引致的刀具快速損耗，顯著降低刀具磨損，延長其使用壽命。

走在先進制造技術(shù)研究的最前沿，杜雪教授在2017年帶領(lǐng)團隊首次提出磁場輔助金剛石切削技術(shù)，提升了難加工材料的可制造性。她表示：「隨著時代發(fā)展，單一能量場輔助加工技術(shù)越來越不足以應(yīng)付新型高性能材料的超精密加工，尤其是新興的高熵合金。這種金屬材料兼具優(yōu)異的強度與穩(wěn)定性，在先進工程應(yīng)用上具高度吸引力，特別于航天、能源等高端領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿嫶蟆MDFDC正為這類新材料的加工帶來了技術(shù)突破，更開辟了超精密制造技術(shù)的嶄新發(fā)展路徑。」

除了引入這項變革性的雙場輔助加工技術(shù)， 研究亦探究了當(dāng)雙場同時被應(yīng)用時，材料產(chǎn)生的反應(yīng)、其內(nèi)部發(fā)生的變化，以及這些變化帶來的具體效能提升。這深化了學(xué)術(shù)界對材料變化背后的科學(xué)原理及機制的理解，填補了多能量場加工領(lǐng)域中的知識缺口，對未來因應(yīng)不同先進材料作技術(shù)設(shè)計具關(guān)鍵意義。

杜教授補充：「這項研究是首次全面探究激光與磁場在超精密加工中，如何產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，以及其與單一場效應(yīng)有何不同。研究成果對于推動與多物理場加工理論相關(guān)的前沿學(xué)術(shù)發(fā)展，以及發(fā)掘創(chuàng)新加工技術(shù)帶來了重要貢獻。」

研究團隊目前正對這項創(chuàng)新技術(shù)進行專利申請，并計劃未來探索更多不同能量場的協(xié)同組合，為新一代高性能材料的制造提供更豐富且可靠的技術(shù)途徑。

此項研究獲得國家自然科學(xué)基金委員會的「面上項目」，以及香港特別行政區(qū)政府研究資助局的「優(yōu)配研究金」和創(chuàng)新科技署創(chuàng)新及科技基金的「內(nèi)地與香港科技合作資助計劃」資助。