納米二硼化鈦可用于增強(qiáng)鎳基合金

二硼化鈦具備高熔點(diǎn)、高硬度的特點(diǎn)，并且抗熔融金屬腐蝕，常常用于制備復(fù)合陶瓷。日前，新加坡最大的研究所A*STAR（Agency for Science, Technology and Reseach）通過在3D打印常用的鎳基合金中加入二硼化鈦成功的提高了材料強(qiáng)度和熱性能，有望將其應(yīng)用領(lǐng)域再次擴(kuò)大。

在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們選擇的基礎(chǔ)合金是目前已被廣泛用于船舶工業(yè)的鎳基合金625。它由55%-70%的鎳，以及鉻、鉬、鐵、鈮、鉭等其它金屬組成，具有優(yōu)良的耐腐蝕和抗氧化性能，從低溫到980℃均具有良好的拉伸性能和疲勞性能，并且耐鹽霧氣氛下的應(yīng)力腐蝕。

科學(xué)家們研磨并將“Inconel625”合金粉末和粒徑約為58納米的二硼化鈦粉末混和，再使用新加坡科技研究局和新加坡制造技術(shù)研究所研發(fā)的“激光輔助增材制造”（LAAM）技術(shù)，使用一臺帶6軸機(jī)械臂的激光3D打印機(jī)在碳鋼基板上打印出了矩形樣件（尺寸120毫米×70毫米×10毫米，層厚1毫米）。

最后通過測試他們發(fā)現(xiàn)，這個樣件無論是機(jī)械強(qiáng)度、熱性能，還是對磨損和腐蝕的耐受力都比純鎳基合金625的3D打印件要好。而經(jīng)過進(jìn)一步的研究他們找到了這種變化的原因—硼化鈦納米粒子聚集到了Inconel625晶粒之間的邊界，增強(qiáng)了晶界（晶粒與晶粒之間的接觸界面叫做晶界）。

研究項(xiàng)目的研究人員Guijun Bi闡述道：“添加納米顆粒到金屬基材料是以一種有效的方式來定制材料，具有顯著提高物理、熱力、機(jī)械性能、抗耐磨性、耐腐蝕性等優(yōu)異性能”。“我們希望繼續(xù)研究這種方法，同時探索用于3D打印的通過納米顆粒增強(qiáng)的新型復(fù)合材料。”