澳大利亚皇家墨尔本理工大学的研究人员与捷克 Tescan 集团和美国北德克萨斯大学合作，开发出专为增材制造 (AM) 设计的新型贝氏体钛合金 (Ti-Cu-Fe)。这一突破有可能显著提高通过增材制造生产的部件的质量和性能，特别是在需要高强度材料的行业。
增材制造合金设计的进展
这项研究发表在《材料与设计》杂志上，重点研究如何利用 Ti-Cu-Fe 合金中的过冷特性来抑制大型柱状晶粒的生长，这是 AM 钛合金中常见的挑战。该过程可以形成细化的等轴晶粒结构，这对于改善材料的机械性能至关重要。
研究人员利用定向能量沉积 (DED)（一种特定类型的增材制造技术）成功控制了凝固微观结构。该方法产生了一种贝氏体微观结构，其特征是 α 相、Ti2Cu 金属间相和保留的 β 相基质。这种微观结构非常有益，因为它可以提高材料的强度和耐用性，使其更适合要求苛刻的应用。
通过定向能量沉积 (DED) 生产的 Ti-Cu-Fe 合金的微观结构分析。面板 a) 和 b) 显示 Ti-2Cu-4Fe，其中红色箭头表示 Ti2Cu 粒子。面板 c) 和 d) 描绘了 Ti-4Cu-4Fe，而 e) 和 f) 表示 Ti-6Cu-4Fe。最后，面板 g) 和 h) 显示 Ti-4Cu-6Fe。红色框突出显示相邻图像中放大的区域。在这些微观结构中，最暗的粒子/板条代表 α 相，灰色基质是 β 相，最亮的粒子是 Ti2Cu 金属间相。（图片来源：材料与设计）
潜在应用和未来研究
研究人员开发的 Ti-Cu-Fe 合金系统有望通过晶界工程和引入额外的成核点进一步提高机械性能。这种潜在的改进可能有助于生产出更坚固、更有弹性的部件。
这项研究的意义重大，特别是对于航空航天、汽车和生物医学等高性能材料至关重要的行业。低成本元素粉末与 DED 等先进制造技术的结合使用也可以使这项技术更易于获取且更具成本效益。
最后的想法
总之，这些新型贝氏体钛合金的开发代表了增材制造向前迈出的重要一步。通过解决增材制造部件微观结构中的关键挑战，这项研究为创造具有优异机械性能的材料开辟了新的可能性。随着增材制造领域的不断发展，此类创新将在塑造其未来方面发挥关键作用。
对于那些有兴趣更深入了解该研究的人来说，完整的研究可以在下方连接找到。
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127524005513
来源：metal-am.com
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