超低成本、高性能3D打印专用钛粉
【南方科技大学严明博士课题组】


        激光金属3D打印装备和技术在2000年以后随着大功率激光器的日益推广以及打印装备和成型工艺的日渐成熟,得以大量关注和研发,并被应用于越来越多的金属材料的先进成型。其中钛及钛合金是激光3D打印极为重要的材料体系,在航空航天、生物医疗及定制化珠宝行业有着广阔的应用前景。然而,相比于软硬件方面的大幅、快速进步,3D打印专用原材料粉体方面的进展缓慢。高昂的钛粉材价格(每2公斤3D打印球形钛粉价格与1吨的普通钢材相当),是该技术获得广泛产业应用的主要限制因素。

        南方科技大学严明博士课题组从开发超低成本3D打印专用钛粉、解决产业瓶颈问题的角度出发,利用原本不能够进行打印的超低成本氢化脱氢钛粉(~30美元每千克,价格约为球形钛粉的1/10),经过适当的粉体改性处理之后,可适合激光3D打印。通过大量的实验研究证明,所制备的打印态材料力学性能优异(抗拉强度895 MPa,延伸率~19%)。该工作为开发超低成本、高性能3D打印专用钛材料提供了一个全新的可能性。


经过粉体改性,原本不能激光打印的氢化脱氢纯钛粉(图a, 图c),变为近球形化(图b)进而能够打印(图d)


研究团队简介
南方科技大学严明博士课题组,由10名左右博士研究生以及10余名硕士研究生构成。严明博士共发表英文专著章节、SCI期刊论文100余篇,其中多篇发表在Acta MaterialiaScripta Materialia等领域内的顶级期刊。严明博士获得德国洪堡基金会、深圳市发改委工程实验室、深圳市孔雀计划、广东省自然基金及省重大专项等资助,多年来从事多种材料的3D打印研发工作。开发超低成本、高性能3D打印专用钛材料是其近期研发工作重点。他们拟在纯钛的基础上,进一步开发具有产业推广意义的其他超低成本、高性能3D打印专用钛材料,包括应用占比最高的广谱钛合金Ti-6Al-4V、耐热钛合金Ti-8Al-1Mo-1V等。


相关论文
Hou Y H, Liu B, Liu Y, Zhou Y H, Song T T, Zhou Q et al. Ultra-low cost Ti powder for selective laser melting additive manufacturing and superior mechanical properties associated. Opto-Electron Adv 2, 180028 (2019).
DOI:10.29026/oea.2019.180028