北京，2月29日电(记者 孙自法)据中国科学院金属研究所最新发布消息，该所张哲峰研究团队在钛合金材料研发领域取得重大突破，成功研制出一款具有卓越抗疲劳性能的3D打印钛合金材料。这项颠覆性的科研成果以“近无微孔3D打印钛合金的高抗疲劳特性”为主题，于北京时间2月29日凌晨在全球顶级学术期刊《自然》(Nature)上重磅发表。
    共同通讯、研究员张哲峰强调，3D打印技术以其无可比拟的自由成形能力，在高端装备和构件制造中展现出对高集成性、多功能性、轻量化与一体化需求的强大满足力，被视为制造业的革命性力量，并已在航空航天等关键领域受到高度关注并初步实现应用。然而，相较于传统制造工艺，3D打印材料在反复载荷作用下的疲劳性能普遍欠佳，这一瓶颈严重限制了其作为结构承力件广泛应用的可能性。
    张哲峰团队深入剖析认为，理想状态下，3D打印直接生成的钛合金组织本应具备天然超高的疲劳耐受性能，但因打印过程中产生的气孔等缺陷掩盖了其组织本身的优异抗疲劳特性，导致实际测量的3D打印钛合金材料疲劳性能显著降低。目前市场上的消除气孔工艺往往伴随着组织粗化问题，而试图细化组织的处理手段又会导致气孔再现甚至引发晶界α相富集等新的不利因素，陷入两难境地。
    本次研究工作的亮点在于，团队在钛六铝四钒(Ti-6Al-4V)合金研究中首次揭示，在高温条件下，3D打印态组织的晶界迁移及气孔长大与其相转变过程呈现出异步特征，意味着存在一个前所未有的热处理工艺窗口期，在这个窗口期内，既能有效细化板条组织，又能有力抑制晶界α相富集及气孔再生。
    基于此重大发现，研究团队巧妙运用这一独特工艺窗口，创新发明了一种缺陷与组织分步调控的新工艺，最终成功制备出近乎零气孔的近完美钛合金组织——钛六铝四钒合金。通过这一革新，该合金的拉-拉疲劳强度从原始态的475兆帕大幅提升至978兆帕，增长率高达106%。经对比证实，这款新型钛合金不仅在所有已知钛合金材料中拥有最高的拉-拉疲劳强度，而且在其比疲劳强度（疲劳强度除以密度）方面，在全球现有材料疲劳数据中也独占鳌头。
    张哲峰指出，此项研究成果颠覆了人们对于3D打印材料疲劳性能不高的传统观念，充分展示了3D打印技术在抗疲劳制造领域的巨大潜力，并预示着3D打印材料作为结构承力件在航空航天等重要领域有着无限广阔的应用前景。(完)