3D打印技術製造強大新型鈦合金－平地起孤丁

【沁諠　編譯】
香港城市大學（城大）的材料研究團隊以創新方式應用積層製造（亦稱3D打印技術），成功研製出超強度、高韌度的極輕合金。

城大領導的研究為積層製造開拓新領域，能設計製造出以往傳統方法未能製成的新鈦合金，對研發豐富多樣的結構應用大有前景。

城大工學院大學傑出教授劉錦川教授說：「我們合金研發小組的研究顯示，運用積層製造極可能研製出各類獨特不勻合金，它們具有新穎微型結構和極佳特性。」

劉教授是該研究計劃的主要負責人，材料科學及工程學系博士後張天隆博士負責進行實驗。論文已於頂尖學術期刊《科學》發表，題為「應用積層製造原位設計具有成分波動的先進鈦合金」。

新研製鈦合金的重要性，在於其多種特點。首先是重量較輕，鋼每立方厘米的一般重量是7.9克，而新合金每立方厘米則只重4.5克，較鋼輕40％以上。

劉教授解釋說：「輕質材料極為有用，例如適合用於設計飛機。」

張博士指出製作新合金的方法也值得留意。他說：「積層製造跟傳統的材料製作過程截然不同，其獨有特性讓我們設計微觀結構時有更大的自由度。」他於早前在劉教授指導下取得博士學位。

他補充說：「我們研製材料的創新方法，是採用『鐳射粉床熔融成形』技術以調整金屬的微尺度成分。」該項技術採用小型的激光或電子光束將金屬粉末熔合起來。在積層製造過程加入微量合金元素，例如鐵，可令合金變得更為強固。

這程序十分重要，因為冶金專家大多認為合金的成分應均匀，否則可能會使合金的性能變差。可是，團隊發現上述過程可有效控制合金成分波動，用以設計合金的全新微觀結構，使材料性能更有效增強。

張博士說：「我們在《科學》發表的論文指出，積層製造在設計材料方面有強大潛力，而不是純粹設計結構和形狀。具體來說，我們認為可借助積層製造，以部分同質的方法製造微米大小濃度梯度的鈦合金，這是任何傳統方法均無法做到的。」

劉教授表示，計劃將進一步測試新鈦合金的強度、韌度等機械性能，目標是把研究成果應用在材料科學及工程學相關的工業上。

他說：「我們這項嶄新研究甚具潛力，為工業界開發性能極佳的新材料。」

上圖：劉錦川教授（前排右）、張天隆博士（後排中）及團隊運用3D打印技術成功研製出新型鈦合金。
下圖：由城大團隊研製的超強度、高韌度極輕鈦合金。