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2024年03月11日 星期一 出版 上一期  下一期
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我国科学家研制“抗疲劳”3D打印钛合金

  记者从中国科学院获悉,近日,中国科学院金属研究所张哲峰团队制备出具有高抗疲劳性能的3D打印钛合金材料。

  3D打印被认为是制造领域的颠覆性技术。然而,与传统制造技术相比,3D打印的材料在循环载荷下的疲劳性能普遍较差,严重制约了其作为结构承力件的广泛应用。

  研究人员首次明确提出: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打印材料疲劳性能大幅降低。

  研究人员在Ti-6Al-4V合金中首次发现,高温下3D打印态组织的晶界迁移及气孔长大与相转变过程表现出异步的特性。研究人员巧妙地利用了这一工艺窗口,发明了一种缺陷与组织分步调控的新工艺,最终制备出几乎无气孔的近Net-AM组织Ti-6Al-4V合金。其拉—拉疲劳强度从原始态的475兆帕提升至978兆帕,增幅高达106%。

  通过对比发现,这种近Net-AM组织Ti-6Al-4V合金不仅在所有钛合金材料中具有最高的拉—拉疲劳强度,而且在目前已报道的材料疲劳数据中,还具有最高的比疲劳强度(疲劳强度除以密度)。

  这项成果更新了人们以往对3D打印材料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,展现了3D打印材料作为结构承力件在航空航天等重要领域的广阔应用前景。(人民网)

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