Bài báo đầu tiên về công nghệ in 3D trong năm 2024 đã được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 27 tháng 2. Nhóm nghiên cứu từ Viện Nghiên cứu Kim loại thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã công bố bài báo có tiêu đề "Khả năng chống mỏi cao trong hợp kim titan thông qua công nghệ in 3D gần như không có lỗ rỗng".

Bài báo cho rằng, cấu trúc vi mô cơ bản của in 3D có tính chống mỏi tự nhiên cao, và sự suy giảm tính năng này có thể do sự tồn tại của các lỗ nhỏ. Các nỗ lực thông thường để loại bỏ các lỗ nhỏ thường dẫn đến sự thô hóa cấu trúc, trong khi quá trình tái tinh tế hóa cấu trúc lại gây ra sự tái xuất hiện của các lỗ khí, thậm chí gây ra các yếu tố bất lợi mới như sự tập trung pha α ở ranh giới tinh thể, khiến cho việc cải thiện cấu trúc vi mô trở nên khó khăn.
Trong quá trình nghiên cứu xử lý nhiệt, nhóm nghiên cứu của Viện Khoa học Trung Quốc đã phát hiện ra một cửa sổ xử lý sau quan trọng: sự chuyển pha và sự phát triển của hạt tinh thể trong hợp kim titan in 3D ở nhiệt độ cao có tính không đồng bộ. Chỉ cần có đủ nhiệt độ quá nhiệt, sự chuyển pha từ α sang β sẽ xảy ra ngay lập tức. Mặc dù đã đạt đến nhiệt độ phát triển của pha β, nhưng các ranh giới tinh thể cần một khoảng thời gian ủ để sắp xếp lại. Tận dụng cơ hội xử lý nhiệt quý giá này, các nhà nghiên cứu đã xác định phương pháp xử lý nhiệt kết hợp giữa ép nóng đồng nhất và xử lý nhiệt độ cao trong thời gian ngắn, vừa giúp tinh chỉnh cấu trúc, vừa ngăn chặn sự tập trung pha α và sự xuất hiện lại của các lỗ nhỏ, cuối cùng tạo ra hợp kim titan in 3D gần như không có lỗ nhỏ.

Hợp kim titan TC4 có cấu trúc vi mô này đạt được giới hạn mỏi cao khoảng 1GPa, vượt trội so với khả năng chống mỏi của tất cả các hợp kim titan được sản xuất bằng công nghệ in 3D và rèn, cũng như các vật liệu kim loại khác hiện nay.