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金属间化合物增材制造可用于高技术产业中 全球研究成果不断增多

2025-04-03 17:43      责任编辑:周圆    来源:www.newsijie.com    点击:
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金属间化合物增材制造可用于高技术产业中 全球研究成果不断增多

  在2024年8月,我国发布的国家重点研发计划“增材制造与激光制造”重点专项2024年度项目申报指南中,提出围绕航空航天高端装备极端化发展对复杂超高温构件的制造需求,开展轻质超高温金属间化合物复杂构件增材制造技术研究。受政策推动,我国金属间化合物增材制造行业前景广阔。
 
  金属间化合物,是金属与金属或金属与类金属形成的化合物,其晶体结构、原子结构特殊,具有优异的耐高温、电磁、超导等特性,可以应用在航空航天、能源、通信等领域。金属间化合物种类多样,常见的产品主要有镍铝合金、钛铝合金、铁铝合金、镍钛合金等。
 
  增材制造利用激光、电子束、电弧等快速熔融金属/合金,逐层堆积后快速冷却形成三维结构,以此来制造工件,在后一层材料熔化时,前一层材料已经凝固,但仍会被部分熔化,因此金属增材制造存在外延生长柱状晶问题,由于冷却速度不同,柱状晶形状存在差异,获得的工件力学性能存在区别,例如相同材料采用激光增材制造工件强度较高,而采用电子束增材制造工件塑性较高。
 
  铝合金是一种轻质、高强材料,常规铝合金采用增材制造技术会产生裂纹问题,但以钛铝合金为代表的金属间化合物晶体结构特殊、硬化能力提高,可以利用激光增材制造技术快速熔化、冷却。钛铝合金(TiAl合金)是一种高温合金,质量轻、强度高,可以加入第三种元素以进一步提高综合性能,例如Ti2AlNb合金,是一种重要的航空发动机制造材料。
 
  根据新思界产业研究中心发布的《2025-2030年中国金属间化合物增材制造行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,利用金属间化合物增材制造可以制备高性能、结构复杂的零部件,对于航空航天等高技术产业发展作用重要,因此其研究与应用受到关注。美国普渡大学科学家利用选择性激光熔化技术制备了一种Al92Ti2Fe2Co2Ni2合金,打印的铝合金中形成了异质纳米级中熵金属间化合物薄片,该材料具有高强度(超过700MPa)、高塑性变形能力,相关成果发表于《Nature Communications》。
 
  新思界行业分析人士表示,我国金属间化合物增材制造相关研究成果也在增多。2021年4月,上海交通大学公开了一项名为“一种增材制造金属间化合物的熔滴过渡控制方法”的专利;2022年2月,上海交通大学团队以“增材制造快速凝固TiAl合金中组织转变途径”为题在《Acta Materialia》上发表论文,研究了不同温度下TiAl粉末的相变行为;2022年2月,哈尔滨工业大学公开了一项名为“一种异质双丝TOP-TIG电弧增材制造TiAl金属间化合物的方法”的专利。
 
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