沈阳造出有超高抗疲劳性能的3D打印钛合金

　　本报讯（沈阳日报、沈报全媒体记者岳雨）3月1日记者获悉，中国科学院金属研究所张哲峰研究员团队近日制备出具有高抗疲劳性能的3D打印钛合金材料，该项研究成果以《近无微孔3D打印钛合金高抗疲劳性能》为题发表在世界顶级期刊《自然》上。

　　3D打印技术因其得天独厚的自由成形能力，极大地满足了高端装备和构件对高集成性、多功能性、轻量化、一体化的需求，被认为是制造领域颠覆性技术，已在航空航天等领域得到初步应用。不过，与传统制造技术相比，3D打印的材料在循环载荷下的抗疲劳性能普遍较差，严重制约了其作为结构承力件的广泛、深度应用。

　　经过长时间科研攻关，张哲峰研究员团队科研人员首次明确提出，理想状态下3D打印技术直接制备出的钛合金组织本身（称为Net-AM组织）应具有天然的超高抗疲劳性能，而打印过程中产生的气孔等缺陷掩盖了其自身组织抗疲劳的优点，导致实际测量的3D打印材料抗疲劳性能大幅降低。目前消除气孔的工艺往往伴随着组织粗化，而细化组织的处理又会带来气孔复现，甚至引发新的不利因素出现。同时，科研人员在钛合金中首次发现，高温下3D打印存在一个宝贵的热处理工艺窗口，既可实现板条组织细化，又能有效抑制气孔复现等不利因素。为此，研究人员巧妙地利用了这一工艺窗口，发明了缺陷与组织分步调控的NAMP新工艺，最终制备出几乎无气孔的近Net-AM组织钛合金，其拉-拉疲劳强度从原始态的475兆帕提升至978兆帕。

　　科研人员认为，这项创新成果更新了以往对3D打印材料抗疲劳性能不高的固有认识，揭示了3D打印技术在抗疲劳制造方面的独特优势，大幅提升了3D打印材料作为结构承力件在航空航天等重要领域的应用前景。