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鈦基板的核心功能與性能需求

鈦基板在3D打印中扮演雙重角色：

1. 打印基板（Build Plate）：承載打印件的金屬平臺(tái)，需具備高耐熱性、低熱變形和界面結(jié)合力；

2. 打印原材料：如鈦粉、鈦絲，直接參與成型，要求高純凈度與特定流變性能。

關(guān)鍵性能指標(biāo)：

• 熱穩(wěn)定性：耐受≥1000℃高溫循環(huán)，熱膨脹系數(shù)需匹配打印材料（如Ti-6Al-4V）；

• 抗疲勞性：循環(huán)載荷下壽命＞5000小時(shí)，避免因殘余應(yīng)力導(dǎo)致開(kāi)裂；

• 界面相容性：表面粗糙度Ra≤3.2μm，確保首層打印附著力；

• 輕量化設(shè)計(jì)：復(fù)合結(jié)構(gòu)減重30%以上（如專(zhuān)利CN114951704B的鏤空底座設(shè)計(jì)）。

從純鈦到復(fù)合化

1. 高強(qiáng)鈦合金基板

• Ti-6Al-4V ELI：超低間隙元素（氧含量＜0.13%），提升抗疲勞強(qiáng)度至978MPa（中科院金屬所2024年突破）；

• β型鈦合金（如Ti-5553）：屈服強(qiáng)度≥1100MPa，耐溫提升至600℃（適用于航天高溫部件）。

2. 復(fù)合增強(qiáng)基板

缺陷控制與表面處理

1. 抗疲勞制造新工藝

• NAMP工藝（Net-AM）：通過(guò)異步調(diào)控晶界遷移與氣孔消除，使Ti-6Al-4V疲勞強(qiáng)度提升106%（475MPa→978MPa），打破傳統(tǒng)3D打印材料疲勞短板。

2. 表面處理技術(shù)

• 激光毛化：微坑陣列設(shè)計(jì)，結(jié)合強(qiáng)度提升30%；

• 化學(xué)氣相沉積（CVD）：用于鉭涂層，厚度30-60μm，晶粒尺寸＜10μm（優(yōu)于傳統(tǒng)2-4μm涂層）；

• 納米噴丸強(qiáng)化：鉑力特（BLT）專(zhuān)利，疲勞壽命達(dá)行業(yè)均值2倍。

應(yīng)用場(chǎng)景

1. 航空航天

• 無(wú)氣孔鈦合金打印發(fā)動(dòng)機(jī)葉片（耐20次熱循環(huán)）；

• 鈦基超材料（如TP-HSL結(jié)構(gòu)）：比同密度鎂合金強(qiáng)度高50%，用于導(dǎo)彈熱防護(hù)層。

2. 生物醫(yī)療

• 個(gè)性化接骨板：基于患者CT數(shù)據(jù)3D打印多孔鈦基板+鉭涂層，彈性模量（2-30GPa）匹配人骨，避免應(yīng)力屏蔽；

• 牙科種植：0.1-2mm超薄鈦板精準(zhǔn)匹配頜骨曲面，手術(shù)效率提升40%。

3. 異質(zhì)材料集成

• 東北大學(xué)技術(shù)：鈦基板直接熱熔接碳纖維（CFRP），拉伸剪切強(qiáng)度27.3MPa，無(wú)需膠粘劑。