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(guò)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(guò)程中熱開裂的問(wèn)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(guò)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(wèn)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。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-56355-2
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