新研究首創(chuàng)3D打印超高強(qiáng)韌金屬間化合物

香港城市大學(xué)材料科學(xué)與工程系教授楊濤團(tuán)隊(duì)聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授趙怡潞團(tuán)隊(duì)以及南方科技大學(xué)教授韓曉東、嚴(yán)明團(tuán)隊(duì)，成功開發(fā)了新型化學(xué)復(fù)雜型金屬間化合物，首次實(shí)現(xiàn)3D打印超高強(qiáng)韌金屬間化合物的可控制備，突破了傳統(tǒng)金屬間化合物脆性大和難加工的技術(shù)瓶頸。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然—通訊》。

金屬間化合物是一類非常特殊的材料，其內(nèi)部原子之間同時(shí)存在金屬鍵和共價(jià)鍵，由此表現(xiàn)為高強(qiáng)度和高溫穩(wěn)定性。同時(shí)，內(nèi)部長(zhǎng)程有序的結(jié)構(gòu)也使得此類合金具有一些獨(dú)特的機(jī)械性能。然而，金屬間化合物的脆性極大，且加工性能很差，嚴(yán)重限制了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

研究團(tuán)隊(duì)基于L12型有序超晶格結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，通過熱力學(xué)相圖計(jì)算并開發(fā)了新型(Ni, Co)3(Si, Al, Ti)-B系多主元金屬間化合物，并基于激光3D打印技術(shù)對(duì)其進(jìn)行增材制造與成型。

實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果顯示，該新型金屬間化合物解決了傳統(tǒng)金屬間化合物在打印過程中熱開裂的問題，不僅可以制備出高致密、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件，而且具有非常高的尺寸精度。此外，經(jīng)過一步簡(jiǎn)單熱處理后，該化合物表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度、均勻延伸率等性能均遠(yuǎn)超3D打印傳統(tǒng)金屬間化合物及其他高性能合金。

激光3D打印化學(xué)復(fù)雜型金屬間化合物。圖片由研究團(tuán)隊(duì)提供

楊濤指出，這項(xiàng)研究成果為解決不同類型金屬間化合物脆性和難加工問題提供了指導(dǎo)與借鑒，同時(shí)促進(jìn)了此類材料的大規(guī)模工程化應(yīng)用，具有十分重要的科學(xué)意義與應(yīng)用價(jià)值。