中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院團(tuán)隊提出增材制造納米復(fù)合材料新策略

來源：中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院

重慶研究院3D打印技術(shù)研究團(tuán)隊提出了一種激光原位增材制造納米復(fù)合材料的新策略，可有效解決現(xiàn)有工藝制備納米復(fù)合材料時納米相極易團(tuán)聚、界面結(jié)合不強、綜合性能欠佳等問題。相關(guān)工作已在《Scripta Materialia》、《Materials Science and Engineering A》、《Materials & Design》等國際著名期刊發(fā)表。其中，題為“Microstructure and mechanical properties of TiC/Ti6Al4V nanocomposites fabricated by gas–liquid reaction laser powder bed fusion”的研究論文被全球著名科技媒體機構(gòu)Advances in Engineering（AIE）遴選為關(guān)鍵科學(xué)文章，并進(jìn)行了專題報道（AIE每周從全球所有發(fā)表論文中僅遴選出20篇左右進(jìn)行報道）。

△TiC/Ti6Al4V復(fù)合材料的EDS和TEM分析

該新策略為：激光增材制造過程中，引入可反應(yīng)氣體與金屬熔體原位反應(yīng)生成納米增強相，并利用熔池動力學(xué)特性與金屬基體均勻復(fù)合，逐層制造出增強相分布均勻、界面結(jié)合好、綜合性能優(yōu)異的納米相增強金屬基復(fù)合材料，同時可近凈成形出形狀復(fù)雜的一體化結(jié)構(gòu)。尤其是，納米相增強金屬基復(fù)合材料的強度和塑性（韌性）同時得到顯著提升，打破了傳統(tǒng)金屬材料強度和塑性難以兼得的困境。例如，TiC/Ti6Al4V納米復(fù)合材料壓縮極限強度提高27.4%的同時塑性提高54.1%。新策略在材料表面硬化與強化、內(nèi)部滲碳/滲氮、高強高韌結(jié)構(gòu)件、輕質(zhì)高強結(jié)構(gòu)件、功能梯度材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

△不同CH4濃度氣氛中制備的TiC/Ti6Al4V復(fù)合材料的硬度和壓縮性能

上述工作得到國家自然科學(xué)基金、重慶市自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院“西部青年學(xué)者”項目資助。