一种3D打印钛合金新配方：比Ti6Al4V成本更低、性能更好

2025年7月29日

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墨尔本理工大学的研究人员近日开发出一种新型3D打印钛合金，其成本比常用的钛合金低约三分之一。该大学已就其创新方法申请了临时专利，该专利也已发表在《自然通讯》杂志上。研究团队正在探索这一新型钛合金在航空航天和医疗器械行业的应用机会。

3D打印技术参考查询到，该新型钛合金为Ti-8Fe，该成分在DED-LB工艺下实现了完全等轴、晶粒细化、低织构。另一有潜力的配方为Ti-4.7Cu-4.7Fe，其3D打印组织完全等轴。新开发的钛合金适用于激光能量沉积（DED）、激光粉末床熔融（L-PBF）以及电弧增材制造（WAAM）。

该校增材制造中心博士生兼研究主要作者Ryan Brooke表示，他们开发的钛合金比标准的3D打印钛合金(Ti-6Al-4V)强度和性能都有所提高。Brooke刚刚接受了皇家墨尔本理工大学的研究转化奖学金，将负责研究该技术商业化的后续步骤。他表示，3D打印钛合金领域已经具备了创新的条件。

“3D打印可以实现更快、更少浪费、更灵活的生产，但我们仍然依赖Ti6Al4V等传统合金，无法充分发挥其潜力。这就像我们制造了一架飞机，却仍然只是在街上驾驶，”他说道。“新型钛合金和其他合金将使我们能够真正突破3D打印的极限，而我们研究中概述的新型合金设计框架正是朝着这个方向迈出的重要一步。”

GKN和Northrop Grumman钛合金3D打印航空结构部件

最新研究概述了一种节省时间和成本的合金元素选择方法，以充分利用新兴的3D打印技术。这项研究为预测增材制造中金属合金打印晶粒结构提供了一个更清晰的框架。

3D打印技术参考查询发下，其所阐述的框架是指“成分-组织-性能”闭环设计方法，主要体现在通过调控合金成分来优化增材制造合金的凝固组织，实现从柱状晶向等轴晶的转变并获得晶粒细化。

3D打印的燃料储罐

该技术已投入使用并取得了令人印象深刻的成果：新合金的生产成本比标准钛合金低29%，金属打印的组织也更加均匀，避免了某些导致机械性能不均匀的柱状微结构。

Brooke表示：“通过开发一种更具成本效益的配方来避免这种柱状微结构，我们解决了阻碍3D打印广泛应用的两个关键挑战。我从终端用户那里听到的明确信息是，将新合金推向市场，其效益不能只是小步前进，而是要实现全面飞跃，而这正是我们目前所取得的成就。我们不仅能够生产出晶粒结构均匀的钛合金，而且成本更低，同时还使其强度更高、延展性更强。”

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国内先进3D打印钛合金商业化最新进展

在3D打印钛合金的开发方面，国内中航迈特、威拉里、金物新材、倍丰智能、中体新材等均取得了很大进展，且各具特色。

1. 中航迈特推出3D打印高温钛和超高强韧钛

在今年TCT亚洲展上，中航迈特展示了3D打印高温钛（MT-Ti65）和超高强韧钛（MT-Ti55531）。MT-Ti65是一种近 α 型高温钛合金，其长时使用温度为650℃，短时使用温度可达750℃，材料在高达 650℃环境下，仍具有高热强性、抗氧化性和热稳定性，高温综合力学性能卓越。可应用于发动机转子结构件、复合材料基体和高温短时结构件、发动机整体叶盘等航空领域。

MT-Ti55531超高强韧钛是一种为高强度应用场景设计的3D打印用新型高强高韧β型合金，具有良好的淬透性和较宽的加工工艺范围，适合制造承力较大的零部件，可应用于航空航天领域，如结构件和起落架、机翼、发动机挂架之间连接装置等，也可应用于消费电子领域。

2. 威拉里推出3D打印T70X高温钛

3D打印技术参考注意到，威拉里于4月16日发布消息称，公司经过两年多的技术攻关，成功研发出适用于大幅面LPBF成型技术的T70X高温钛合金粉末，并完成多轮次、多项目的打印测试，测试结果达到预期目标。目前，该材料相关专利已进入申请阶段。

随着空天飞行器马赫数的不断提升，发动机机匣及涡轮叶片等关键部件对轻量化和耐高温性能的要求日益严苛。当前，LPBF技术主要应用的TC4和TA15钛合金，在500℃以上工况下力学性能显著下降，难以满足更高温度的使用需求。虽然Ti2AlNb等合金具有较好的耐高温性能，但其在成型过程中存在开裂敏感性问题，难以通过SLM工艺实现大尺寸构件成型，严重制约了规模化应用。T70X的推出，填补了国内大尺寸增材制造用耐高温钛合金材料的技术空白。

3. 金物新材推出多款专用钛合金

金物新材在增材制造行业深耕多年，始终致力于为客户提供高品质、高性能的钛金属粉末。除高性能的TC4、TC4ELI、TA1、TA15等常规牌号钛合金粉末产品，还推出多款专用钛合金，包括精细打印专用钛合金粉末，BJ打印钛合金粉末，钛合金MIM喂料、氢化脱氢粉末等，为用户提供钛粉末的综合解决方案。

4. 倍丰智能3D打印高强钛

在钛合金粉末方面，倍丰智能推出有BF-T1200、TC4-A等多种产品。其中，BF-T1200高强钛合金以卓越的室温及高温强度、疲劳极限及抗应力能力、抗腐蚀能力而闻名。该材料能长时间（3000h）在高温环境（500℃左右）服役，450℃工作寿命长达6000h，具有显著的应用优势，成为制造航空航天部件的理想材料。