科创中国

行业领域

高技术服务业,集成电路

需求背景

激光增材制造TiNi合金的研究始于2010年，主要集中在增材制造工艺参数、粉末成分以及后续热处理等对合金微观组织、马氏体相变与形状恢复特性的影响方面。与致密合金相比，由于增材制造TiNi合金中宏微观缺陷较多、残余应力较高，激光增材制造TiNi合金的性能较差，形状恢复应变普遍小于3%，延伸率不足8%，无法满足航空航天等需求。国外近期研究致力于通过工艺参数优化、超声微锻造辅助工艺等新工艺改善合金的微观组织与功能特性。国内的研究单位包括哈工程、山东大学、中国石油大学以及南航等单位。与国外研究相比较，国内研究停留在激光增材制造TiNi合金的起步阶段，在新工艺开发、合金性能优化等方面仍有较大差距。

需解决的主要技术难题

TiNi合金已在航空航天、生物医用等领域获得了重要应用。但是TiNi合金的加工性能差，传统方法制备的合金零件结构简单，严重制约了其推广应用。近年来，超高速飞行器的蒙皮结构、卫星用切割器以及个性化医疗器械等均对复杂结构的TiNi合金零件提出了迫切需求。激光增材制造可实现复杂形状金属零件的直接制造。然而，受限于现有工艺，激光增材制造TiNi合金中宏微观缺陷多、残余应力高等问题一直未能有效解决。

期望实现的主要技术目标

高性能激光增材制造TiNi合金有望应用于超高速飞行器的蒙皮结构、卫星用切割器等航空航天方面的国家重大科技需求，突破上述产品设计中的瓶颈。增材制造TiNi合金应用于个性化医疗器械可创造可观的经济效应，2020年国内医疗器械市场规模有望突破7600亿元，个性化医疗器械已经成为医疗器械市场的生力军，占据了较大的市场比例。因此高性能TiNi合金的激光增材制造关键技术的研发成功不仅可以进一步拓展现有的产品范围，而且能够促进TiNi合金的推广应用。 同时该技术可应用于其他增材制造合金或零件，为发展高性能增材制造零件提供选择。

需求解析

解析单位：“科创中国”黑龙江科技服务团（黑龙江省科学技术协会） 解析时间：2023-10-24

邹文秀

中国科学院东北地理与农业生态研究所

教师

综合评价

研究意义：评价该研究在提高TiNi合金性能和可加工性方面的意义，以及在航空航天、生物医学等领域的应用前景。 研究创新性：分析该研究在激光增材制造工艺方面的创新性，例如采用新的激光功率、扫描速度、填充策略等，以及在材料制备和加工方面的独特方法。 研究可行性：评估该研究的可行性，例如原材料的获取、实验设备的配备、研究团队的实力等，以及研究进度的合理安排。 研究成果价值：分析该研究成果的价值，包括发表论文的数量和质量、获得的专利情况、对产业界的贡献等，以及在学术界和工业界的影响力。 研究不足与建议：针对该研究的不足之处提出建议，例如加强微观组织分析和力学性能测试的深度和广度，增加不同工艺参数下的样品对比等。

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