納米二硼化鈦可用于增強鎳基合金

二硼化鈦具備高熔點、高硬度的特點，并且抗熔融金屬腐蝕，常常用于制備復合陶瓷。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度和熱性能，有望將其應用領域再次擴大。

在這項研究中，科學家們選擇的基礎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力腐蝕。

科學家們研磨并將“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研究所研發(fā)的“激光輔助增材制造”（LAAM）技術，使用一臺帶6軸機械臂的激光3D打印機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，這個樣件無論是機械強度、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。而經過進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，增強了晶界（晶粒與晶粒之間的接觸界面叫做晶界）。

研究項目的研究人員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的新型復合材料。”