3D打印技術(shù)製造強(qiáng)大新型鈦合金
香港城市大學(xué)（城大）的材料研究團(tuán)隊(duì)以創(chuàng)新方式應(yīng)用積層製造（亦稱3D打印技術(shù)），成功研製出超高強(qiáng)度、高韌度的極輕合金。
城大領(lǐng)導(dǎo)的研究為積層製造開拓新領(lǐng)域，能設(shè)計(jì)製造出以往傳統(tǒng)方法未能製成的新鈦合金，對研發(fā)豐富多樣的結(jié)構(gòu)應(yīng)用大有前景。
城大工學(xué)院大學(xué)傑出教授劉錦川教授說：「我們合金研發(fā)小組的研究顯示，運(yùn)用積層製造極可能研製出各類獨(dú)特不勻合金，它們具有新穎微型結(jié)構(gòu)和極佳特性。」
劉教授是該研究計(jì)劃的主要負(fù)責(zé)人，材料科學(xué)及工程學(xué)系博士後張?zhí)炻〔┦?/strong>負(fù)責(zé)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及合金設(shè)計(jì)。論文已於頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表，題為「應(yīng)用積層製造原位設(shè)計(jì)具有成分波動(dòng)的先進(jìn)鈦合金」。
新研製鈦合金的重要性，在於其多種特點(diǎn)。首先是重量較輕，鋼每立方厘米的一般重量是7.9克，而新合金每立方厘米則只重4.5克，較鋼輕40%以上。
劉教授解釋說：「輕質(zhì)材料極為有用，例如適合用於設(shè)計(jì)飛機(jī)。」
張博士指出製作新合金的方法也值得留意。他說：「積層製造跟傳統(tǒng)的材料製作過程截然不同，其獨(dú)有特性讓我們設(shè)計(jì)微觀結(jié)構(gòu)時(shí)有更大的自由度。」 他於早前在劉教授指導(dǎo)下取得博士學(xué)位。
他補(bǔ)充說：「我們研製材料的創(chuàng)新方法，是採用『鐳射粉床熔融成形』技術(shù)以調(diào)整金屬的微尺度成分。」該項(xiàng)技術(shù)採用小型的激光或電子光束將金屬粉末熔合起來。在積層製造過程加入微量合金元素，例如鐵，可令合金變得更為強(qiáng)固。
這程序十分重要，因?yàn)橐苯饘＜掖蠖嗾J(rèn)為合金的成分應(yīng)均勻，否則可能會(huì)使合金的性能變差。可是，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)上述過程可有效控制合金成分波動(dòng)，用以設(shè)計(jì)合金的全新微觀結(jié)構(gòu)，使材料性能更有效增強(qiáng)。
張博士說：「我們在《科學(xué)》發(fā)表的論文指出，積層製造不是純粹設(shè)計(jì)形狀，在設(shè)計(jì)材料方面也有強(qiáng)大潛力。具體來說，我們認(rèn)為可借助積層製造，以部分同質(zhì)的方法製造微米大小濃度梯度的鈦合金，這是任何傳統(tǒng)方法均無法做到的。」
劉教授表示，計(jì)劃將進(jìn)一步測試新鈦合金的強(qiáng)度、韌度等機(jī)械性能，目標(biāo)是把研究成果應(yīng)用在材料科學(xué)及工程學(xué)相關(guān)的工業(yè)上。
他說：「我們這項(xiàng)嶄新研究甚具潛力，為工業(yè)界開發(fā)性能極佳的新材料。」