現代制造業的關鍵之一是材料的研究和開發。特別是在航空航天等行業，重量輕且強度極高的材料對于需要制造的零件至關重要。

近日，由澳大利莫納什大學黃愛軍教授和朱玉曼博士領導的研究人員使用3D打印技術制造了一種超強的商用鈦合金，同時他們把這項“通過增材制造創建超強納米孿晶鈦合金”的研究發表在了最新一期的《自然·材料》雜志上。

鈦合金是航空航天業常用的3D打印金屬部件之一，但大多數借助3D打印技術制成的商用鈦合金無法獲得令人滿意的性能，尤其是它們在某些特殊情況下包括高溫環境下的強度不足。

該團隊使用了SLM激光粉末床熔化技術，把常用的β-鈦合金粉末金屬一層一層地融合成固體。接下來，該材料在480至520 °C的溫度下進行熱處理，導致鈦顆粒以納米顆粒的形式一起沉淀，這些納米顆粒合并成“納米雙胞胎”微觀結構，每個結構都有一個共同的側面，最終使合金具有令人難以置信的強度。

在測試中，該團隊證明新型鈦合金的伸長率和抗拉強度均超過1,600MPa，而大多數商業鈦合金的最高壓力約為1,000MPa。該團隊表示，這也是迄今為止所有3D打印金屬的最高比強度。

熱處理前后的Beta-C 鈦合金拉伸力學響應（圖片來源：莫納什大學）

研究人員解釋說：“鈦合金需要復雜的鑄造和熱機械加工，才能獲得某些關鍵應用所需的高強度。我們發現，3D打印等增材制造技術可以利用其獨特的制造工藝，在商用鈦合金內制造出超強且熱穩定的部件�！�

“我們的研究結果為商業合金中的沉淀強化提供了一種全新的方法，可用于生產具有復雜形狀的真實部件，用于承載應用，”該研究的首席研究員黃愛軍教授說�！捌�今為止，任何鈦合金都沒有這種應用。3D打印加上簡單的熱處理也意味著與其他具有相似強度的材料相比，工藝成本大大降低�！�

黃教授進一步解釋說：“鈦合金需要復雜的鑄造和熱機械加工，才能達到某些關鍵應用所需的高強度。我們發現，增材制造可以利用其獨特的制造工藝，在商用鈦合金中制造出超強且熱穩定的零件�！�

這項工作為制造具有獨特微觀結構和優異性能的廣泛應用的結構材料鋪平了道路，有望為物理冶金領域的強化和位錯工程原理提供根本性的見解。

現代制造業的關鍵之一是材料的研究和開發。特別是在航空航天等行業，重量輕且強度極高的材料對于需要制造的零件至關重要。

近日，由澳大利莫納什大學黃愛軍教授和朱玉曼博士領導的研究人員使用3D打印技術制造了一種超強的商用鈦合金，同時他們把這項“通過增材制造創建超強納米孿晶鈦合金”的研究發表在了最新一期的《自然·材料》雜志上。

鈦合金是航空航天業常用的3D打印金屬部件之一，但大多數借助3D打印技術制成的商用鈦合金無法獲得令人滿意的性能，尤其是它們在某些特殊情況下包括高溫環境下的強度不足。

該團隊使用了SLM激光粉末床熔化技術，把常用的β-鈦合金粉末金屬一層一層地融合成固體。接下來，該材料在480至520 °C的溫度下進行熱處理，導致鈦顆粒以納米顆粒的形式一起沉淀，這些納米顆粒合并成“納米雙胞胎”微觀結構，每個結構都有一個共同的側面，最終使合金具有令人難以置信的強度。

在測試中，該團隊證明新型鈦合金的伸長率和抗拉強度均超過1,600MPa，而大多數商業鈦合金的最高壓力約為1,000MPa。該團隊表示，這也是迄今為止所有3D打印金屬的最高比強度。

熱處理前后的Beta-C 鈦合金拉伸力學響應（圖片來源：莫納什大學）

研究人員解釋說：“鈦合金需要復雜的鑄造和熱機械加工，才能獲得某些關鍵應用所需的高強度。我們發現，3D打印等增材制造技術可以利用其獨特的制造工藝，在商用鈦合金內制造出超強且熱穩定的部件�！�

“我們的研究結果為商業合金中的沉淀強化提供了一種全新的方法，可用于生產具有復雜形狀的真實部件，用于承載應用，”該研究的首席研究員黃愛軍教授說�！捌�今為止，任何鈦合金都沒有這種應用。3D打印加上簡單的熱處理也意味著與其他具有相似強度的材料相比，工藝成本大大降低�！�

黃教授進一步解釋說：“鈦合金需要復雜的鑄造和熱機械加工，才能達到某些關鍵應用所需的高強度。我們發現，增材制造可以利用其獨特的制造工藝，在商用鈦合金中制造出超強且熱穩定的零件�！�

這項工作為制造具有獨特微觀結構和優異性能的廣泛應用的結構材料鋪平了道路，有望為物理冶金領域的強化和位錯工程原理提供根本性的見解。