研究背景：

钛合金凭借优异的综合性能，在航空航天、生物医疗、能源等领域应用广泛，但其耐磨性与高温性能不足限制了进一步应用。钨（W）作为高熔点金属，具备高强度、高刚度与高热稳定性，且能与钛合金形成稳定金属间化合物，是钛基复合材料的理想增强相。传统成形与加工手段难以制备高钨含量、复杂结构的 W / 钛基复合材料，而激光定向能量沉积技术可逐层成形复杂构件，为该类复合材料的制备提供了全新路径。

文章概述：

大连理工大学机械工程学院马广义课题组采用激光定向能量沉积技术，成功制备 50~70 wt% 高钨含量的 W/TC4 复合材料，揭示了W颗粒的熔化行为与W枝晶析出规律，阐明了W添加对复合材料微观组织细化与力学性能增强的作用机理，为航空航天用高钨增强钛基复合材料的增材制造提供了理论与工艺支撑。

图文导读：

图1.激光定向能量沉积系统

图2.XRD物相分析

图3.W/TC4复合材料的IPF图和相分布 (a) 50 wt% W/TC4样品的IPF图；(b) 60 wt% W/TC4样品的IPF图；(c) 70 wt% W/TC4样品的IPF图；(d) 50 wt% W/TC4样品的相分布；(e) 60 wt% W/TC4样品的相分布；以及 (f) 70 wt% W/TC4样品的相分布

图4.W/TC4复合材料的显微硬度 (a) 显微硬度分布和 (b) 平均显微硬度

图5.不同配比下W/TC4复合材料的摩擦系数及磨损表面形貌 (a) 50 wt% W/TC4样品；(b) 60 wt% W/TC4样品；(c) 70 wt% W/TC4样品

结论：

W添加通过激光定向能量沉积显著细化 W/TC4 复合材料晶粒，并形成强化固溶体和未熔颗粒。这使得材料显微硬度随 W 含量增加而显著提升，但磨损表面粗糙度也随之增加。研究揭示了 W 溶解、析出与强化机制，为高性能 W/TC4 复合材料增材制造提供指导。

该项目研究获得中国国家自然科学基金会（52175291）的支持，谨此感谢。

论文信息:

Mechanical Property Enhancement Mechanism of W/TC4 Composites by Laser-Directed Energy Deposition

Tengda Di, Chongyu Gu, Jianghao Sui, Chenchen Song, Yunpeng Zhang, Danlei Zhao, Guangyi Ma*, Fangyong Niu, Dongjiang Wu

Advanced Engineering Materials

DOI:10.1002/adem.202502406

原文链接：https://doi.org/10.1002/adem.202502406

期刊简介

Advanced Engineering Materials专注于工程材料的所有最新突破。该杂志涵盖了各种关键主题，例如复合材料、陶瓷、金属间化合物和涂层，以及高温、细胞和生物医学材料，以及创新的制造技术。