澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT University）的研究人员与捷克Tescan集团和美国北德克萨斯大学合作，开发出了专为增材制造（AM）设计的新型贝氏体钛合金（Ti-Cu-Fe）。这一突破有望显著提升通过增材制造技术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中。

增材制造用合金设计的进步

发表在《材料与设计》（Materials & Design）上的这项研究，重点关注在Ti-Cu-Fe合金中利用成分过冷来抑制粗大柱状晶粒的生长，这是增材制造钛合金中的一个常见挑战。这一过程促进了精细等轴晶结构的形成，这对于改善材料的机械性能至关重要。

研究人员使用了一种特定的增材制造技术——定向能量沉积（DED），成功地控制了凝固微观结构。该方法产生了以α相、Ti2Cu金属间相和保留的β相基体为特征的贝氏体微观结构。这种微观结构对增强材料的强度和耐久性极为有利，使其更适合于要求苛刻的应用。

创新型贝氏体钛合金用于增材制造

通过定向能量沉积（DED）生产的Ti-Cu-Fe合金的微观结构分析。图a)和b)显示的是Ti-2Cu-4Fe，其中红色箭头指示Ti2Cu颗粒。图c)和d)展示的是Ti-4Cu-4Fe，而图e)和f)则展示了Ti-6Cu-4Fe。最后，图g)和h)显示的是Ti-4Cu-6Fe。红色方框标出了在相邻图像中放大的区域。在这些微观结构中，最暗的颗粒/板条代表α相，灰色基体是β相，最亮的颗粒是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合金体系通过晶界工程和引入额外的形核点，有望进一步提升机械性能。这一潜在的改进可能导致生产出更强韧的部件。

这项研究的意义重大，特别是在航空航天、汽车和生物医学等领域，高性能材料至关重要。将低成本元素粉末与定向能量沉积等先进制造技术相结合，也可能使这项技术更加普及和成本效益更高。

最后思考

总之，这些新型贝氏体钛合金的开发是增材制造领域的一个重大进步。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，这样的创新将在塑造其未来方面发挥关键作用。