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低成本、高強度的新型3D打印鈦合金問世

文章來源：新能源網(wǎng) 更新時間：2025-08-06 10:19:06

本報訊 澳大利亞皇家墨爾本理工大學的一個工程師團隊開發(fā)出一種突破性的3D打印鈦合金。它比傳統(tǒng)標準合金強度更高、延展性更好，且生產(chǎn)成本降低近30%。他們使用廉價易得的材料替代了日漸昂貴的釩，并就這種創(chuàng)新方法提交了臨時專利申請。該團隊正考慮在航空航天和醫(yī)療器械行業(yè)尋找應(yīng)用它的商業(yè)機會。相關(guān)研究近日發(fā)表于《自然-通訊》。

論文第一作者、皇家墨爾本理工大學的Ryan Brooke稱，測試表明他們開發(fā)的合金在強度和性能上都優(yōu)于標準3D打印鈦合金（Ti-6Al-4V），“3D打印鈦合金領(lǐng)域的創(chuàng)新時機已到”。

“3D打印可以實現(xiàn)速度更快、浪費更少、定制化程度更高的生產(chǎn)，人們卻還在依賴Ti-6Al-4V這樣的傳統(tǒng)合金。這無法充分發(fā)揮3D打印的潛力，就像造了一架飛機卻讓它在地上跑一樣。”Brooke說，“新型鈦合金等合金將使我們真正突破3D打印的潛力邊界，而該研究所描述的新合金設(shè)計框架正是在這個方向邁出的重要一步。”

研究團隊概述了一種省時省錢的合金元素選擇方法，能夠充分利用新興的3D打印技術(shù)。這項工作為預(yù)測增材制造中金屬合金的打印晶粒結(jié)構(gòu)提供了更清晰的框架，并取得了顯著成果，讓該團隊的鈦合金生產(chǎn)成本比標準鈦合金低了29%。

這一設(shè)計框架也使金屬的打印更為均勻，避免了在某些3D打印合金中出現(xiàn)機械性能不均的柱狀微觀結(jié)構(gòu)。

“通過開發(fā)一種更劃算且能夠避免這種柱狀微觀結(jié)構(gòu)的配方，我們解決了阻礙3D打印廣泛應(yīng)用的兩個關(guān)鍵問題。”Brooke說。

研究團隊近期完成了市場驗證，與航空航天、汽車和醫(yī)療技術(shù)行業(yè)的代表討論了他們的需求。論文通訊作者、皇家墨爾本理工大學的Mark Easton表示，團隊正致力于建立新的合作，以進一步開發(fā)這項技術(shù)。

“我們對這種新合金的前景感到非常興奮，但它的成功需要整個供應(yīng)鏈的協(xié)作。因此，我們正尋找合作伙伴，為下一階段的開發(fā)與推廣提供指導(dǎo)。”Easton說。（王體瑤）

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-025-60162-0

《中國科學報》 (2025-08-05 第2版國際)

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