理大研發3D打印新型鈦合金 有望應用於航天生物醫療領域

2023年07月24日 12:25
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陳鏡昌(右起)、陳子斌,使用先進的3D打印製造技術,創造新型高強度鈦合金。
3D打印技術又有新突破,香港理工大學今(24日)宣布,與澳洲墨爾本皇家理工大學和雪梨大學合作,成功利用3D打印技術研製出新型鈦合金。研究團體指,該新型鈦合金特點是強度與塑性俱高,應用潛力優厚,能於航天、海洋工程、消費電子和生物醫療設備等領域發揮作用。是次研究已於國際科學期刊《自然》(Nature)發表。
理大團隊利用3D打印技術生產的新型鈦合金「α–β Ti-O-Fe合金」,由氧和鐵所結合。團隊指,氧和鐵是兩種儲量富豐、價錢合理的元素,且可分別使α和β兩相鈦合金穩定和變強。雖然該鈦合金可利用鑄造法等傳統工藝生產,但效果遜色,不適合實際工程應用,而新型3D打印技術則克服傳統工藝缺點,製作出高性能鈦合金。與1954年發明以來廣泛使用的基準材料「Ti-6AI-4V鈦合金」相比,新型鈦合金的機械性能更勝一籌,除了良好的延展性,強度亦更高。
此外,鈦合金傳統生產過程中,無可避免地產出約10%劣質「海綿鈦」(sponge titanium),由於劣質廢料本身含有許多氧和鐵,會造成大量浪費、推高生產成本。理大工業及系統工程學系助理教授陳子斌表示,3D打印技術製造方法,可回收金屬合金製造業所產生的逾10%廢棄物,大幅降低工業材料和能源成本,並減少碳足跡,有助推動可持續發展的循環經濟模式。
理大工業及系統工程學系講座教授(製造工程)陳鏡昌稱,3D打印金屬是新興領域,相信未來將在材料製造領域中愈來愈盛行。