鈦合金，這種以其卓越強度、輕盈和耐腐蝕性而聞名的金屬，是航空航天、醫(yī)療植入物和高端制造業(yè)的寵兒。但它也有一個致命的弱點：價格昂貴且難以加工。現(xiàn)在，來自澳大利亞皇家墨爾本理工大學（RMIT）和澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織（CSIRO）的科學家們帶來了一個激動人心的好消息：他們開發(fā)出一種革命性的3D打印技術，能夠利用更便宜、更易得的鈦粉，制造出比傳統(tǒng)方法更堅固、性能更優(yōu)越的鈦合金產(chǎn)品！

這項顛覆性研究，近日登上了著名的**《自然》（Nature）**雜志。它標志著增材制造（3D打?。┖筒牧峡茖W領域的一個重大里程碑，有望徹底改變鈦合金的生產(chǎn)方式，讓這種“超級金屬”的應用范圍更加廣泛。

傳統(tǒng)的鈦合金制造過程復雜且成本高昂。它通常需要從稀有礦石中提煉純鈦，再與特定合金元素（如鋁、釩）在高溫下熔煉。而通過3D打印制造鈦合金產(chǎn)品，雖然能實現(xiàn)更復雜的結構，但通常需要使用昂貴的球形鈦粉末，而且打印出的產(chǎn)品內部常常會有微小的孔隙，影響其強度和可靠性。

而RMIT和CSIRO團隊的突破在于，他們找到了一種方法，能夠使用更便宜、更易得的非球形鈦粉末作為原材料，通過3D打印技術，制造出內部結構更致密、更均勻的鈦合金。

他們的“秘訣”在于：

• 特殊的粉末混合物：他們不僅使用了鈦粉，還在其中巧妙地加入了廉價且易得的氧和鐵。這兩種元素在傳統(tǒng)的鈦合金制造中通常被認為是雜質，但研究團隊發(fā)現(xiàn)，在特定的3D打印條件下，它們能夠起到增強材料性能的奇特作用。
• 創(chuàng)新的3D打印工藝：他們對現(xiàn)有的增材制造技術進行了調整，利用激光將粉末逐層熔化并固化。在這個過程中，氧和鐵與鈦原子結合，在材料內部形成一種獨特的微觀結構，這種結構就像一個**“天然的增強骨架”**，讓最終的產(chǎn)品變得異常堅固。

實驗結果令人震驚：用這種新方法制造的鈦合金，不僅比傳統(tǒng)3D打印的鈦合金更堅固，甚至在某些性能上超越了傳統(tǒng)鑄造和鍛造的鈦合金！它的抗拉強度和耐疲勞性都得到了顯著提升，同時還能保持鈦合金原有的輕盈和耐腐蝕性。

這項突破性研究的意義是巨大的：

1. 降低成本，提高可及性：利用更便宜的非球形鈦粉，可以大幅降低鈦合金產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，這對于航空航天、汽車制造和醫(yī)療器械等行業(yè)來說，無疑是一個巨大的福音。
2. 提升性能，拓展應用：更堅固、更耐用的鈦合金，可以用于制造更輕量、更安全的飛機部件，更耐用的醫(yī)療植入物（如人工關節(jié)），甚至是性能更強的汽車引擎部件。
3. 推動增材制造技術發(fā)展：這項技術為3D打印帶來了新的思路，證明了即使是“不完美”的原材料，也能通過創(chuàng)新的工藝，制造出性能卓越的最終產(chǎn)品，為未來3D打印技術的發(fā)展打開了更多可能性。

當然，從實驗室的成功到大規(guī)模商業(yè)化應用，還需要解決一些問題，比如如何確保批量生產(chǎn)時產(chǎn)品性能的一致性，以及如何進一步優(yōu)化工藝以適應不同的產(chǎn)品需求。但這項來自澳大利亞的突破，已經(jīng)為我們描繪了一個充滿希望的未來——一個鈦合金不再是奢侈品，而是能被廣泛應用在各個領域，為人類生活帶來更多便利和安全的時代。

參考資料：DOI:10.1038/s41467-025-60162-0