科学家用3D打印技术造出地球上最硬的金属之一

本研究探索了一种用增材制造（即3D打印）生产碳化钨-钴（WC-Co）硬质合金的新方法。传统上，这类高性能材料通过粉末冶金工艺制造：将碳化钨和钴粉末高压压制成型后高温烧结。该工艺虽能获得极高硬度和耐磨性，但原料（钨和钴）价格昂贵，加工中材料浪费大、成品率低。为解决这一问题，研究团队采用“激光+预热金属丝”的热丝激光熔覆技术——先将填充丝预热，再用激光局部软化材料（而非完全熔化），从而实现按需精准沉积。实验对比了两种工艺布局：一种是硬质合金棒领先于激光（棒前法），另一种是激光领先于棒（激光前法）。结果发现，棒前法易导致顶部碳化钨部分分解并产生缺陷；而激光前法虽避免了分解，但初期硬度不足。研究人员通过添加镍基中间层，并精确控温（高于钴熔点、低于晶粒长大温度），成功兼顾了高硬度（维氏硬度HV＞1400）与无缺陷致密结构。HV＞1400意味着其硬度达到工业常用超硬材料水平（仅次于蓝宝石、金刚石）。该技术不仅适用于碳化钨-钴，也为其他难加工超硬材料的绿色制造提供了新思路：未来还需攻克开裂、耐久性及复杂形状成型等难题，目标是批量制造更省料、更经济、同样坚固的工业切削工具。