1817MPa，3D打印钛合金新纪录；吕坚院士团队3D打印钛合金新突破；北理工钛合金单晶3D打印

2026年10月26日

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近期3D打印钛合金重要研究进展。

1. 3D打印钛合金新纪录

近日，上海人工智能实验室依托自进化合金设计专家模型“书生·衍金”（AlloyEvo），仅经过一批次实验迭代，就实现了航空航天3D打印工程钛合金的突破，所制备的样品抗拉强度达到1817MPa，相当于指甲盖大小的截面可承受约18吨拉力，且均匀延伸率持平。

该模型由上海AI实验室联合中国科学院金属研究所、苏州国家实验室、上海电气共同推出。对于合金设计而言，它能自主输出设计方案并评估材料性能，并能将训练数据反复迭代使用，验证了AI驱动高端合金开发的可行性。目前，该模型正在邀请合作和联合攻关。

2.吕坚院士团队钛合金3D打印新突破

Nature Materials期刊近期发表的吕坚教授团队“Sub-10-nm stacking bands enable ultrastrong additively manufactured titanium”一文中，他们采用激光粉末床熔融技术3D打印制备出了超强钛合金，并利用高通量实验和机器学习方法优化了其成分和工艺参数。

该方法在以往难以实现的成分-工艺范围内，通过马氏体相变驱动，获得了由亚10nm堆垛带构成的微观结构。

这种纳米结构实现了1.5GPa的屈服强度、超过1.7GPa的极限抗拉强度、约7.5%的均匀延伸率以及约380 MPa·cm³·g⁻¹的比强度。

所开发的钛合金兼具高强度、高延展性和可扩展的制造工艺，为结构应用提供了极具前景的性能组合。

这两项研究均体现了人工智能/机器学习在3D打印新材料设计中发能发挥的关键作用。AI辅助合金开发的价值不只是预测性能，还将成分设计、可打印性和实验验证连接起来。

3.北理工实现钛合金单晶3D打印

在本周发布的最新一期nature文章中，北理工报道了一种大尺寸的3D打印钛合金单晶制造方法。

通常，单晶生长需要缓慢、可控的冷却以及稳定的温度前沿。金属3D打印则恰恰相反，该工艺温度梯度变化快、冷却速率高、热循环反复进行，这种剧烈且反复的温度波动阻碍了大型或复杂单晶的打印，因为新的晶粒会不断生成。

研究团队采用了电弧增材制造技术，关键的改进在于对脉冲式热输入的精确控制，电流在强弱之间跳跃，相差达到十倍。这种节奏使熔池保持浅而宽，底部边缘呈圆弧状，这种形状允许单个晶体向上生长并挤出散落的晶粒，而且每一层都会在残留的细小晶粒形成之前将其重新熔化。

研究团队展示了高达一米、直径以厘米计的Ti-6Al-4V单晶体，其抗蠕变性能比标准晶粒尺寸规则预测的要好约十倍。

4.哈工大3D打印钛合金强塑性协同提升

近期，哈工大团队发表了题为“Multiscale microstructure regulation and strength–ductility response of a multi-element in-situ alloyed additively manufactured Ti-6Al-4V alloy”的文章，

文章指出，3D打印的TC4钛合金的局部塑性响应受原始β晶粒形貌、α/β层级组织、晶体织构和局部变形约束的强烈影响。研究采用AlCoCrFeNi2.1辅助多元素原位合金化技术，在激光定向能量沉积过程中调控TC4合金的微观结构和力学性能。