导读：包括澳大利亚皇家墨尔本理工大学、悉尼大学在内的国际研究团队结合使用合金设计和3D打印，开发出一类新型的韧性和强度高的钛合金，这种合金在张力下坚固而不脆。
这一突破发表在顶级期刊 《自然》上，这项研究有望为航空航天、生物医学、化学工程、空间和能源技术领域的应用开发出更可持续的新型高性能钛合金。

采用激光定向能量沉积 (L-DED)工艺

新型钛合金由两种形式的钛晶体混合物组成，称为α-钛相和β-钛相，每种都对应于特定的原子排列。研究人员发现，氧气和铁是α－钛相和β－钛相的两种最强大的稳定剂和强化剂，它们丰富且廉价。 但两个挑战阻碍了通过传统制造工艺开发高强度和延展性的α-β钛-氧-铁合金。一个挑战是氧气——通俗地描述为‘钛的氪石’，会使钛变脆；另一个挑战是添加铁可能导致严重缺陷，形成大块β-钛。

alpha-beta相间界面的原子级微观结构

该团队使用激光定向能量沉积 (L-DED)从金属粉末中打印合金，这是一种适用于制造大型复杂零件的3D打印工艺。他们将合金设计理念与3D打印工艺设计结合，确定了一系列强度高、延展性好且易于打印的合金。

关键的推动因素是氧和铁原子在α-钛和β-钛相内部和之间的独特分布。研究人员在α- 钛相中设计了纳米级的氧梯度，具有坚固的高氧段和延展性的低氧段，从而能够控制局部原子键合，降低了潜在脆化的可能性。

参与该项目的科研人员，宋婷婷博士和马倩教授

该团队表示，这些新型合金可以与商用合金相媲美。

悉尼大学副校长西蒙·林格教授表示，这项研究提供了一种新的钛合金系统，该系统具有广泛且可调的机械性能、高可制造性、巨大的减排潜力，也为同类系统材料设计提供了见解。

研究人员表示，在他们的设计中融入了循环经济思想，为利用工业废料和低品位材料生产新型钛合金创造了巨大希望，同时，有可能增加经济价值并减少钛工业的高碳足迹。

氧脆化不仅是钛的主要冶金挑战，也是锆、铌和钼等其他重要金属及其合金的主要冶金挑战。新研究可能会提供一个模板，通过 3D 打印和微结构设计来缓解这些氧脆问题。

导读：包括澳大利亚皇家墨尔本理工大学、悉尼大学在内的国际研究团队结合使用合金设计和3D打印，开发出一类新型的韧性和强度高的钛合金，这种合金在张力下坚固而不脆。
这一突破发表在顶级期刊 《自然》上，这项研究有望为航空航天、生物医学、化学工程、空间和能源技术领域的应用开发出更可持续的新型高性能钛合金。

采用激光定向能量沉积 (L-DED)工艺

新型钛合金由两种形式的钛晶体混合物组成，称为α-钛相和β-钛相，每种都对应于特定的原子排列。研究人员发现，氧气和铁是α－钛相和β－钛相的两种最强大的稳定剂和强化剂，它们丰富且廉价。 但两个挑战阻碍了通过传统制造工艺开发高强度和延展性的α-β钛-氧-铁合金。一个挑战是氧气——通俗地描述为‘钛的氪石’，会使钛变脆；另一个挑战是添加铁可能导致严重缺陷，形成大块β-钛。

alpha-beta相间界面的原子级微观结构

该团队使用激光定向能量沉积 (L-DED)从金属粉末中打印合金，这是一种适用于制造大型复杂零件的3D打印工艺。他们将合金设计理念与3D打印工艺设计结合，确定了一系列强度高、延展性好且易于打印的合金。

关键的推动因素是氧和铁原子在α-钛和β-钛相内部和之间的独特分布。研究人员在α- 钛相中设计了纳米级的氧梯度，具有坚固的高氧段和延展性的低氧段，从而能够控制局部原子键合，降低了潜在脆化的可能性。

参与该项目的科研人员，宋婷婷博士和马倩教授

该团队表示，这些新型合金可以与商用合金相媲美。

悉尼大学副校长西蒙·林格教授表示，这项研究提供了一种新的钛合金系统，该系统具有广泛且可调的机械性能、高可制造性、巨大的减排潜力，也为同类系统材料设计提供了见解。

研究人员表示，在他们的设计中融入了循环经济思想，为利用工业废料和低品位材料生产新型钛合金创造了巨大希望，同时，有可能增加经济价值并减少钛工业的高碳足迹。

氧脆化不仅是钛的主要冶金挑战，也是锆、铌和钼等其他重要金属及其合金的主要冶金挑战。新研究可能会提供一个模板，通过 3D 打印和微结构设计来缓解这些氧脆问题。