增材制造钛合金取得重要进展

3D打印所经历的超快速凝固、内禀热循环等，容易导致材料内部出现组织及成分的差异，进而造成材料整体性能的不均匀。针对这一问题，近日，重庆大学材料科学与工程学院黄晓旭教授团队与澳大利亚昆士兰大学张明星教授等研究团队合作，以典型钛合金Ti-6Al-4V为研究对象，从合金设计角度出发，结合热动力学计算，通过添加适量CP-Ti和Fe2O3，以稀释扩散速率较慢的V、引入扩散速率较快的Fe，调控打印过程中相变发生的临界条件和速度，使打印材料在各阶段均能获得成分均匀的相，消除了性能不均匀性。该研究拓展了3D打印制备性能均匀合金的广度，为制备具有均匀性能的未知结构合金提供了新的解决思路和方案。

相关研究成果以Designing against phase and property heterogeneities in additively manufactured titanium alloys为题发表在Nature Communications上。

下图为Ti-6Al-4V与通过激光功率床融合(LPBF)制造的新开发合金的显微组织和拉伸性能比较。