澳州皇家墨爾本理工證明，添加銅可以增強3D打印鈦合金
參與多方合作的MIT研究人員：Dong Qiu博士，Mark Easton教授和Zhang Duyao Zhang博士。圖片來自RMIT。
鈦3D打印的問題
鈦合金廣泛用于增材制造行業中的許多應用和垂直領域。通常，它用于制造航空航天，醫療，汽車等領域的組件和產品。但是，RMIT解釋說，隨著目前增材制造市場中使用的鈦合金產品的出現，用戶的3D打印組件容易出現裂紋和變形。據中國3D打印網了解，其原因是“基于熔融的金屬添加劑制造工藝的固有高冷卻速率和高熱梯度”。這可能會導致非常精細的微觀結構，并導致鈦合金冷卻并以圓柱狀晶體結合在一起，從而導致開裂或變形。此外，RMIT解釋說，沒有用于鈦的商業晶粒細化劑，這將使制造商可以細化材料的微觀結構并避免復雜性。
在RMIT的Advanced Manufacturing Precinct生產的3D打印鈦銅塊。圖片來自RMIT。
用銅取代負面影響
RMIT解決該問題的方法是將鈦合金與銅結合起來。事實證明，銅是很難通過增材制造來處理的材料，因為它會反射激光束施加的熱量。盡管如此，包括GE Additive，Optomec和Protolabs在內的多家公司最近都發布了用于3D打印的銅材料和服務。據中國3D打印網了解，這些鈦-銅合金具有較高的組織過冷能力，這是由于凝固過程中合金元素的分配所致。這可以使材料克服在增材制造過程中由激光熔化區域中的高熱梯度引起的任何負面影響。
結果，RMIT大學工程學院的Mark Easton教授指出，用鈦-銅合金進行3D打印的物體表現出“特殊的特性”，而無需任何特殊的過程控制或額外的處理。 “特別值得注意的是其完全等軸的晶粒結構：這意味著晶粒在各個方向上均等地生長以形成牢固的結合，而不是在圓柱中，這會導致易于斷裂的薄弱點。具有這種微觀結構的合金可以承受更高的壓力，并且在制造過程中幾乎不會出現缺陷，例如破裂或變形�！�
根據他們的發現，研究人員還建議可以通過3D打印對其他合金進行相同的處理，以改善其性能：“總的來說，這開辟了專門開發新系列鈦基合金的可能性。 CSIRO高級首席研究科學家Mark Gibson博士補充說。
鈦和銅粉帶有3D打印的條。圖片來自RMIT。
RMIT的研究人員已經證明了在金屬3D打印領域的持續研究成果。 2月，該大學的一名博士候選人因證明工具鋼的3D可打印性而獲得了1.5萬澳元（合1萬美元）的獎金。 RMIT還領導了一個尋求將金屬3D打印應用到澳大利亞國防軍中的項目。
該合作項目還涉及RMIT大學，CSIRO，昆士蘭大學和俄亥俄州立大學的合金成分和晶粒微結構領域的領先研究人員。他們的發現發表在科學雜志《自然》上。
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