工业“硬汉”也能3D打印无缺陷？ 湖南这家国企科研突破

“工业硬汉”——硬质合金也能被3D打印（又称增材制造）出无缺陷产品了？湖南国企科研突破“上新”。

被称为“合金之王”的硬质合金是现代工业不可或缺的重要材料，由难熔金属化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制作而成，在高温、高速切削等极端条件下仍能保持稳定的性能，被誉为“工业硬汉”“工业的牙齿”，广泛应用于航空航天、资源开采、装备制造和电子信息等产业。

实验室里“打”出*技术

近日，中南大学粉末冶金国家重点实验室与湖南博云东方粉末冶金有限公司（简称“博云东方”）合作，采用材料挤出增材制造（MEX）–脱脂烧结（DS）技术，*制得无孔隙、无裂纹、各向收缩均匀的高强韧两相WC-9Co硬质合金。相关工作以论文的形式发表在国际TOP期刊《Additive Manufacturing》（中文名：增材制造）。

“硬质合金3D打印很多都是采用热成型技术，存在一个技术瓶颈：温度很高，通过激光烧结直接成型，硬质合金属于易脆材料，不可避免会产生很多裂纹、孔洞等缺陷，严重影响力学性能，导致报废。”博云东方*工程师邹丹谈到，“我们这次采用的是冷成型，用高压挤出增材的方式，通过一系列工艺将孔隙、裂纹等缺陷消除，得到一个几乎无缺陷的全致密材料，力学性能就上去了。”

据悉，该高强韧两相WC-9Co硬质合金相对密度约为99.7%，维氏硬度、横向断裂强度和断裂韧性分别达到1525HV30、3492MPa和20.4 MPa·m1/2，综合力学性能与传统粉末冶金工艺制备的高性能硬质合金相当。相关性能数据在目前全球范围公开可查询的文献里处于*水平。

硬质合金的传统制造完全依赖模具，复杂形状和结构的制品无法采用常规方法制备，严重限制了硬质合金制品的结构设计空间、材料优势发挥和应用领域的拓展。

该项技术突破意味着，通过3D打印，可直接制造出传统粉末冶金工艺无法制备的复杂形状和结构的硬质合金零件，大大缩短了生产周期并有望降低成本。同时，可实现个性化定制和快速原型制作，将为硬质合金的应用提供更广阔的空间。

四年磨一剑 以“质”致远

据悉，此项研究在我国*材料科学家、博云东方首席科学家黄伯云院士的指导下完成。科研的突破并非一蹴而就，其中的艰难可想而知。“此前，团队在四年多时间内开展了近百次试验，一直没达到满意的性能。”该研究文章的*作者，中南大学粉末冶金国家重点实验室博士研究生陈才对研究过程中的攻坚克难深有感触。

“目前这项技术的突破还处于实验室阶段，离规模化、产业化还有很长的路要走。”邹丹表示，后续研究依旧任重道远。

路虽远，行则将至。科技创新是拉动新质生产力发展的“牛鼻子”，是发展新质生产力的核心要素。党的二十大报告提出：“加强企业主导的产学研深度融合，强化目标导向，提高科技成果转化和产业化水平。”