2024第1篇3D打印nature

2024年3D打印技术领域第一篇Nature文章于2月27日发表。来自中国科学院金属研究所的研究团队发表了题为“High fatigue resistance in a titanium alloy via near void-free 3D printing”的文章。

文章认为，3D打印的基础微观结构具有天然高抗疲劳性，而该性能的降低可能是微孔的存在造成的。常规消除微孔的努力往往造成组织粗化，而组织再细化的过程又会带来气孔复现，甚至引发晶界α相富集等新的不利因素，使微观结构的进退努力两难。
中科院团队在进行热处理研究的过程中，发现了一个关键的后处理工艺窗口，高温下3D打印钛合金的相变和晶粒生长具有异步性。只要有足够的过热度，就会立即发生α到β相的转变，而虽然已经到达了β相的生长温度，但晶界需要一段孕育期来重新排列。利用这一宝贵的热处理窗口，研究人员确定了热等静压与高温短时间处理相结合的热处理方法，既实现了组织细化，又防止了α相富集以及微孔的重新出现，最终制备出几乎无微孔的近打印态3D打印钛合金。

具有该微观结构的TC4钛合金实现了约1GPa的高疲劳极限，超过了当前所有增材制造和锻造钛合金以及其他金属材料的抗疲劳性。