在推動3D打印領域發展的道路上，重慶大學科研團隊又有了新成果。日前，材料科學與工程學院與澳大利亞昆士蘭大學、丹麥技術大學的聯合科研團隊在《Science》發表了題為“通過雙功能合金設計實現超均勻、高強塑性的3D打印鈦合金”文章，提出一種“一箭雙雕”的合金設計策略，為探索多種金屬粉末原料、可變的打印合金體系、不同的3D打印技術以及先進的多材料打印開辟了一條途徑。
此前，重慶大學在材料科學領域已有6篇論文發表在《Science》和《Nature》上。
近年來，3D打印作為一種新技術，頻頻出現在人們的視野中。金屬3D打印過程中通常涉及多重物理和冶金現象，從而賦予打印構件復雜的微觀組織結構和多樣的力學性能。“在3D打印過程中，金屬經常會形成粗大的柱狀晶粒和不均勻分布的相，這樣的組織結構不僅導致打印構件的力學性能不均勻，同時也會降低構件的力學性能。”談及該研究的初衷，重慶大學材料科學與工程學院黃曉旭教授表示，這一合作研究的最初設想是尋求一種“一箭雙雕”的合金設計策略，從而直接通過3D打印獲得性能優越和均勻的鈦合金。
黃曉旭介紹，鈦合金是當前應用最廣泛的金屬3D打印材料之一。在室溫下的工程應用中，合適的鈦合金通常表現出10%-25%的拉伸伸長率，這反映了良好的材料可靠性。但在金屬材料加工的傳統和增材制造技術中，一直需要考慮強度和延展性之間的平衡。
Mo納米顆粒的添加顯著提高了3D打印Ti-5553合金的力學性能及其均勻性
在“一箭雙雕”的合金設計策略中，研究人員通過有效調控微觀組織，成功打印了具有高強度、高塑性而且性能均勻的鈦合金，其屈服強度達926MPa，斷裂伸長率為26%，實現了強度與塑性的優良匹配。
據悉，《Science》同期評論文章指出，該方法有望應用于其他粉末混合物的3D打印，并能夠定制具有增強性能的不同合金。業內人士表示，該策略還克服了打印狀態下的強度與延展性的平衡矛盾，最大限度減少了打印后處理的需要，這些優勢將在3D打印領域引起新研究熱潮。
原文始發于微信公眾號（重慶大學）：重大團隊又發《Science》！針對3D打印提出“一箭雙雕”方法