TMR重磅学者｜北京航空航天大学郑瑞晓教授团队实现增材制造钛基复材成型性、强韧性与耐磨性协同提升

本文阐述了北京航空航天大学郑瑞晓教授团队在增材制造钛基复合材料领域的研究进展。背景方面，钛合金因优异性能广泛应用于航空发动机等关键部件，但激光粉末床熔融（LPBF）增材制造钛基复合材料存在易开裂、强度与耐磨性不足等问题。研究目的在于通过成分设计与结构调控，实现打印成型性、强韧性与耐磨性的协同优化。结论表明，团队采用TiB₂纳米陶瓷颗粒，利用LPBF快速凝固过程中的原位反应生成与基体共格/半共格的TiB纳米晶须，显著细化晶粒，有效抑制裂纹，实现无裂纹高致密成型；通过细晶强化与载荷传递协同作用，大幅提升抗拉强度并保持良好延伸率；同时，均匀分布的TiB晶须作为承载体，赋予材料全截面优异耐磨性。该研究建立了微量陶瓷颗粒添加至原位晶须生成，再到组织细化与界面优化的完整设计路径，为航空航天等领域高性能复杂钛合金零件的近净成形提供了技术支撑。