编者：中喷网 墨宸
近日，国家机器人创新中心研发团队在金属增材制造领域取得重要进展，提出了一种名为“原位层间激光重熔”（In-Situ Interlayer Laser Remelting，简称ILRPBF）的全新工艺策略。相关研究成果已发表于国际学术期刊《International Journal of Refractory metals and Hard Materials》。这一技术突破直指钛合金增材制造中长期存在的“强度-延展性”矛盾，为航空航天复杂结构件和医疗植入物的高性能制造开辟了新路径。
钛合金Ti-6Al-4V（TC4）因其优异的比强度、耐腐蚀性和生物相容性，是航空航天和医疗器械领域的核心结构材料。激光粉末床熔融（LPBF）作为当下钛合金精密构件增材制造的主流工艺，虽然能够实现复杂结构的近净成形，但传统工艺制备的Ti-6Al-4V合金，其微观组织通常呈现为完全针状马氏体，导致材料延展性显著下降。行业普遍采用后续热处理来改善塑性，但这些方法不仅增加了工艺环节和能耗，还始终难以摆脱强度与延展性之间的权衡困境。
国家机器人创新中心研发团队提出的ILRPBF工艺，巧妙利用了激光粉末床熔融过程中固有的快速热循环特性。通过在打印层间实施原位激光重熔，该技术能够在无需额外后续热处理工序的情况下，原位调控Ti-6Al-4V合金的微观组织。具体而言，ILRPBF诱导了部分α'马氏体分解为αs+β层片结构，同时在基体中激活了纳米孪晶亚结构和新型位错构型。这种微观组织的精细化调控，使得材料在保持高强度的同时，延展性得到显著提升。
从力学性能数据来看，采用ILRPBF工艺制备的Ti-6Al-4V合金实现了抗拉强度1447.0±10.2 MPa、延展性11.30±0.28%的优异组合。对比传统TC4钛合金退火态约895 MPa的抗拉强度和约10%的延伸率，这一性能提升尤为突出。更值得关注的是，该工艺还将打印件的表面粗糙度Sa从11.1μm降至6.1μm，表面质量的改善进一步拓展了其直接应用的可能性。
免热处理意味着钛合金打印件的交付周期与能耗将实现双降。对航空航天领域而言，复杂结构件的制造周期缩短和成本降低，将直接提升零部件的供应效率；对医疗领域而言，个性化植入物的快速定制将变得更加可行。有观察指出，这一技术对医疗、机器人等对交付周期敏感的产业场景具有直接的商业价值。
当然，从实验室突破到产业化应用，仍有不少工作要做。正如业内人士所关注的，ILRPBF工艺的规模化推广仍需设备端与粉末端的配套验证。如何在保持微观组织调控精度的同时提升打印效率，如何在不同牌号的钛合金材料上实现工艺移植，这些都是研发团队接下来需要攻克的课题。
从更宏观的视角来看，这项突破的意义不仅在于一项工艺的创新。钛合金增材制造长期以来受制于“成形之后必须热处理”的工艺定式，ILRPBF的出现打破了这一思维惯性——它证明增材制造过程中的热历史本身就可以成为一种组织调控的“工具”，而非需要被动补偿的“缺陷”。这种“化被动为主动”的思路，或许能为其他金属材料的增材制造组织调控提供借鉴。
随着我国在钛合金增材制造领域持续深耕，从粉末制备到工艺开发再到标准体系建设，产业链正在加速完善。国家机器人创新中心的这项突破，为钛合金增材制造走向更高效、更经济、更广泛的应用场景增添了新的技术底气。
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