新型鈦合金成本降低33%，皇家墨爾本理工大學(xué)開發(fā)

2025年8月7日，南極熊獲悉，皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT University）研發(fā)的新型鈦合金有望降低成本、提升強(qiáng)度，并為3D打印技術(shù)帶來變革。

澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種適用于3D打印的新型鈦材料，其成本比目前廣泛使用的鈦合金低約33%。

替代昂貴釩元素

研究人員用更便宜且更容易獲取的替代元素，取代了原鈦合金中價(jià)格高昂的釩。

他們的新方法已在《Nature Communications》上發(fā)表，皇家墨爾本理工大學(xué)已提交臨時(shí)專利，團(tuán)隊(duì)同時(shí)正在探索這種合金在航空航天、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域的商業(yè)應(yīng)用可能性。

研究的第一作者、皇家墨爾本理工大學(xué)增材制造中心（RCAM）的博士生Ryan Brooke表示，與傳統(tǒng)3D打印鈦合金（Ti-6Al-4V）相比，這種新型合金的強(qiáng)度和性能均有提升。

△Ryan Brooke、Mark Easton 頓教授與Dong Qiu博士在皇家墨爾本理工大學(xué)增材制造中心

Ryan Brooke近期獲得了皇家墨爾本理工大學(xué)的研究轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)學(xué)金，專注于推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)向商業(yè)化應(yīng)用發(fā)展。他指出，3D打印鈦合金領(lǐng)域正亟待突破性進(jìn)展。

“3D打印能實(shí)現(xiàn)更快、更少浪費(fèi)、更具定制性的生產(chǎn)，但我們?nèi)栽谝蕾嘥i-6Al-4V這類傳統(tǒng)合金，未能充分發(fā)揮3D打印的潛力。這就好比我們?cè)斐隽孙w機(jī)，卻還只是把它當(dāng)汽車在街道上開。”他說。

“新型鈦合金及其他合金將讓我們真正突破3D打印的極限，而我們研究中提出的新型合金設(shè)計(jì)框架，正是朝著這個(gè)方向邁出的重要一步?！?br />

更便宜的3D打印鈦材料

通過這種設(shè)計(jì)框架，金屬的打印效果更均勻，避免了部分3D打印合金中可能出現(xiàn)的柱狀微觀結(jié)構(gòu)——這類結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致材料機(jī)械性能不均。

“通過研發(fā)出更具成本效益的配方，同時(shí)避免這種柱狀微觀結(jié)構(gòu)，我們解決了阻礙3D打印廣泛應(yīng)用的兩個(gè)關(guān)鍵難題。”布魯克說。他近期完成了澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）ON Prime項(xiàng)目的市場(chǎng)驗(yàn)證工作，與航空航天、汽車和醫(yī)療科技行業(yè)的代表探討了他們的需求。

市場(chǎng)反饋與下一步計(jì)劃

“我從終端用戶那里清晰地了解到，要讓新型合金進(jìn)入市場(chǎng)，其優(yōu)勢(shì)不能只是小幅漸進(jìn)式提升，而必須是跨越式進(jìn)步——這正是我們?cè)谶@項(xiàng)研究中實(shí)現(xiàn)的。”他說。

“我們不僅成功生產(chǎn)出具有均勻晶粒結(jié)構(gòu)的鈦合金，還降低了成本，同時(shí)提升了其強(qiáng)度和延展性?！?br />

研究的通訊作者M(jìn)ark Easton頓教授表示，增材制造中心正專注于建立新的合作關(guān)系，以進(jìn)一步開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)。

“我們對(duì)這種新型合金的前景非常期待，但它的成功需要供應(yīng)鏈各方的共同努力。因此，我們正在尋找合作伙伴，為下一階段的開發(fā)提供指導(dǎo)?！彼f。

樣品的生產(chǎn)和測(cè)試是在皇家墨爾本理工大學(xué)尖端的先進(jìn)制造園區(qū)完成的。


DOI：10.1038/s41467-025-60162-0