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　　3D打印，一名增材修制（Additive manufacturing，AM），因其得天独厚的自正在成形技能极大地知足了高端配备和构件对高集成性、众成效性、轻量化、一体化的需求，被以为是修制界限的打倒性技艺。因此，3D打印资料正在航空航天等界限获得极大眷注和发轫利用。然而，与古代修制技艺比拟，3D打印制备的资料正在轮回载荷下的疲钝职能一般较差，要紧限制了其举动组织承力件的通常利用。是以，何如晋升3D打印资料与构件的疲钝职能是邦外里学术界与工程界热切眷注的核心题目。

　　近期，中邦科学院金属磋商所资料疲钝与断裂团队发动人张哲峰磋商员正在前期疲钝毁伤机制和疲钝预测外面引导下，与轻质高强资料磋商部杨锐磋商员团队展开团结，正在3D打印钛合金抗疲钝打算制备方面得到了打破性发扬，制备出具有优异疲钝职能的3D打印钛合金资料。该项磋商效果于2024年2月29日以题为“High fatigue resistance in a titanium alloy via near void-free 3D printing”颁发正在Nature杂志上，金属所博士磋商生曲展为论文第一作家，张振军磋商员、美邦加州大学伯克利分校Robert O. Ritchie教育、张哲峰磋商员为论文通信作家。

　　正在文中，磋商职员初度昭彰提出：理思状况下3D打印技艺直接制备出的钛合金结构自身（称为Net-AM结构）应具有自然优异的疲钝职能，而打印经过中出现的气孔等缺陷遮盖了其自己结构抗疲钝的益处，导致现实丈量的3D打印资料疲钝职能大幅下降。是以，晋升3D打印资料疲钝职能的要害正在于清除打印气孔的同时，尽或者保存原始打印的结构状况。然而，目前清除气孔的工艺往往陪同结构粗化，而细化结构的解决又会带来气孔复现，以至激发晶界α相富集等新的倒霉成分，可谓进退维谷。光荣的是，磋商职员正在Ti-6Al-4V合金中初度展现，高温下3D打印态结构的晶界迁徙及气孔长大与相转嫁经过显露出异步的个性；这意味着，存正在一个贵重的热解决工艺窗口，既可竣工板条结构细化，又能有用欺压晶界α相富集及气孔复现。为此，磋商职员奥妙地愚弄了这一工艺窗口AG九游会，发清晰缺陷与结构分措施控的NAMP新工艺（Net-Additive Manufacturing Process）（图1），最终制备脱险些无气孔的近Net-AM Ti-6Al-4V合金。

　　大批疲钝测验外白这一近Net-AM钛合金有用避免了从打印气孔、粗大板条及α相富集晶界等众种疲钝短板处开裂（图2），满盈浮现出3D打印结构自己所特有的高疲钝抗性：其拉-拉疲钝强度从原始态的475 MPa晋升至 978 MPa，增幅高达106%（图3）。通过对照展现，这种近Net-AM结构Ti-6Al-4V合金不单正在扫数钛合金资料中具有最高的拉-拉疲钝强度，况且正在目前已报道的资料疲钝数据中，还具有最高的比疲钝强度（疲钝强度除以密度）。

　　这项效果更新了人们以往对3D打印资料疲钝职能不高的固有看法，揭示了3D打印技艺正在抗疲钝修制方面的奇异上风，出现了3D打印资料举动组织承力件正在航空航天等紧急界限的广博利用前景。

　　该项磋商获得了邦度自然科学基金改进磋商群体(52321001)、优良青年基金(52322105)、中心基金(52130002)、叶企孙协同基金(U2241245)、中邦科学院王宽诚邦际团结项目(GJTD-2020-09)与中邦科学院青促会(2021192)等项目资助。

　　图1. 打印态、NAMP态以及其他两种类型状况3D打印钛合金结构和缺陷特性：（a）打印态；（b）热等静压（HIP）态；（c）Near-net-AM态；（d）Net-AM态。

　　图2. 差别结构疲钝裂纹萌生类型场所。（a）疲钝裂纹萌生场所外征的尖较量层磨掷手腕示妄思；（b）Net-AM状况；（c）HIP状况：（d）Near net-AM状况。Net-AM状况的疲钝裂纹均从整洁的初生β晶界（PBGBs）处萌生，凯旋避免了从缺陷和粗大结构开裂，从而显露出极高的疲钝抗力。

　　图3. 本磋商使命制备的Net-AM结构钛合金的疲钝职能（R=0.1）：（a） Net-AM结构钛合金拉-拉疲钝强度与增材和锻制钛合金疲钝强度对照；（b）Net-AM结构钛合金与其他资料的比疲钝强度对照。Net-AM结构钛合金不单正在钛合金中具有最高的疲钝强度，况且正在扫数资料中显露出最高的比疲钝强度。