3D打印技术造出新型钛合金

澳大利亚皇家墨尔本理工大学、悉尼大学等国际研究小组结合合金和3d打印技术，制造出了拉伸时既结实又不脆弱的新型钛合金。这一突破发表在最新一期的《自然》杂志上，提出了可以在航空宇宙、生物医学、化学工程、宇宙空间及能源技术中使用的新型高性能钛合金的可能性。

新钛合金由两种钛晶体的混合物组成，称为-钛像和钛像，每一种钛晶体对应特定的原子排列。氧和铁是-钛像和钛像最强大的镇定剂和强化剂，丰富而便宜。

但研究人员发现，这两项挑战阻碍了传统制造工艺开发坚韧的-氧钛铁合金。一个问题是氧气使钛变得脆弱。另一个问题是，如果添加铁，可能会导致钛形成大块的严重冶金缺陷。

该团队利用激光指向能量沉淀从粉末中打印合金，这是一种适合制造大而复杂零件的3d打印技术。他们结合合金设计理念和3d印刷技术设计，确定了一系列坚固、延展性好、易于印刷的合金。

重要的原动机是氧和铁原子在-钛相和钛相内部的独特分布。研究人员在-钛相上设计了纳米级的氧等级，坚固的高氧阶段和有延展性的低氧阶段，可以对局部原子结合进行控制，减少了潜在的取化可能性。

该团队说这种新合金具有与商业合金相媲美的迷人性能。

悉尼大学副院长西蒙林格教授表示：“该研究提供了具有广泛可调整的机械性能、高制造可能性、巨大的减排潜力的新型钛合金系统，并提供了有关同一系统材料设计的信息。”

研究人员说，这个小组在设计中融入了循环经济的思想，创造了利用工业废物和低品位材料生产新的钛合金的希望。此外，除钛外，对其他重要金属也有重大的冶金问题，如锆，铌，钼及其合金。新的研究可以提供一个模型，通过3d打印和微细结构设计来缓解氧气的吸收问题。