现代制造业的关键之一是材料的研究和开发。特别是在航空航天等行业，重量轻且强度极高的材料对于需要制造的零件至关重要。

近日，由澳大利莫纳什大学黄爱军教授和朱玉曼博士领导的研究人员使用3D打印技术制造了一种超强的商用钛合金，同时他们把这项“通过增材制造创建超强纳米孪晶钛合金”的研究发表在了最新一期的《自然·材料》杂志上。

钛合金是航空航天业常用的3D打印金属部件之一，但大多数借助3D打印技术制成的商用钛合金无法获得令人满意的性能，尤其是它们在某些特殊情况下包括高温环境下的强度不足。

该团队使用了SLM激光粉末床熔化技术，把常用的β-钛合金粉末金属一层一层地融合成固体。接下来，该材料在480至520 °C的温度下进行热处理，导致钛颗粒以纳米颗粒的形式一起沉淀，这些纳米颗粒合并成“纳米双胞胎”微观结构，每个结构都有一个共同的侧面，最终使合金具有令人难以置信的强度。

在测试中，该团队证明新型钛合金的伸长率和抗拉强度均超过1,600MPa，而大多数商业钛合金的最高压力约为1,000MPa。该团队表示，这也是迄今为止所有3D打印金属的最高比强度。

热处理前后的Beta-C 钛合金拉伸力学响应（图片来源：莫纳什大学）

研究人员解释说：“钛合金需要复杂的铸造和热机械加工，才能获得某些关键应用所需的高强度。我们发现，3D打印等增材制造技术可以利用其独特的制造工艺，在商用钛合金内制造出超强且热稳定的部件。”

“我们的研究结果为商业合金中的沉淀强化提供了一种全新的方法，可用于生产具有复杂形状的真实部件，用于承载应用，”该研究的首席研究员黄爱军教授说。“迄今为止，任何钛合金都没有这种应用。3D打印加上简单的热处理也意味着与其他具有相似强度的材料相比，工艺成本大大降低。”

黄教授进一步解释说：“钛合金需要复杂的铸造和热机械加工，才能达到某些关键应用所需的高强度。我们发现，增材制造可以利用其独特的制造工艺，在商用钛合金中制造出超强且热稳定的零件。”

这项工作为制造具有独特微观结构和优异性能的广泛应用的结构材料铺平了道路，有望为物理冶金领域的强化和位错工程原理提供根本性的见解。

现代制造业的关键之一是材料的研究和开发。特别是在航空航天等行业，重量轻且强度极高的材料对于需要制造的零件至关重要。

近日，由澳大利莫纳什大学黄爱军教授和朱玉曼博士领导的研究人员使用3D打印技术制造了一种超强的商用钛合金，同时他们把这项“通过增材制造创建超强纳米孪晶钛合金”的研究发表在了最新一期的《自然·材料》杂志上。

钛合金是航空航天业常用的3D打印金属部件之一，但大多数借助3D打印技术制成的商用钛合金无法获得令人满意的性能，尤其是它们在某些特殊情况下包括高温环境下的强度不足。

该团队使用了SLM激光粉末床熔化技术，把常用的β-钛合金粉末金属一层一层地融合成固体。接下来，该材料在480至520 °C的温度下进行热处理，导致钛颗粒以纳米颗粒的形式一起沉淀，这些纳米颗粒合并成“纳米双胞胎”微观结构，每个结构都有一个共同的侧面，最终使合金具有令人难以置信的强度。

在测试中，该团队证明新型钛合金的伸长率和抗拉强度均超过1,600MPa，而大多数商业钛合金的最高压力约为1,000MPa。该团队表示，这也是迄今为止所有3D打印金属的最高比强度。

热处理前后的Beta-C 钛合金拉伸力学响应（图片来源：莫纳什大学）

研究人员解释说：“钛合金需要复杂的铸造和热机械加工，才能获得某些关键应用所需的高强度。我们发现，3D打印等增材制造技术可以利用其独特的制造工艺，在商用钛合金内制造出超强且热稳定的部件。”

“我们的研究结果为商业合金中的沉淀强化提供了一种全新的方法，可用于生产具有复杂形状的真实部件，用于承载应用，”该研究的首席研究员黄爱军教授说。“迄今为止，任何钛合金都没有这种应用。3D打印加上简单的热处理也意味着与其他具有相似强度的材料相比，工艺成本大大降低。”

黄教授进一步解释说：“钛合金需要复杂的铸造和热机械加工，才能达到某些关键应用所需的高强度。我们发现，增材制造可以利用其独特的制造工艺，在商用钛合金中制造出超强且热稳定的零件。”

这项工作为制造具有独特微观结构和优异性能的广泛应用的结构材料铺平了道路，有望为物理冶金领域的强化和位错工程原理提供根本性的见解。