奧龍X射線衍射儀助力沈陽工業大學張凱教授團隊激光粉末床融合技術研究突破

在航空航天與生物醫學領域，TC4 鈦合金憑借優異的力學性能和生物相容性備受青睞。然而，其高熔點、低導熱率的特性使得傳統加工難以制備復雜結構。近年來，激光粉末床熔融（LPBF）技術為 TC4 成型帶來突破，但如何精準調控能量密度以優化材料性能，仍是行業攻關重點。沈陽工業大學張凱教授團隊，在《Journal of Manufacturing Processes》發表重要成果，借助奧龍 AL-Y3500型號X射線衍射儀（XRD）揭示了能量密度對 TC4 合金相組成、微觀結構及宏觀性能的影響機制，為 LPBF工藝優化提供了關鍵技術路徑。

X射線衍射儀：解鎖相組成與結構演變的 “顯微鏡"。在 LPBF 過程中，能量密度通過影響熔池動態行為和冷卻速率，決定了 TC4 合金的相轉變和晶體生長。張凱教授團隊利用奧龍 AL-Y3500 型X射線衍射儀，對不同能量密度下的樣品進行了高精度相組成分析，成為破解 “能量 - 結構 - 性能" 關系的核心工具。搭建了 “能量密度 - 相組成 - 微觀結構 - 宏觀性能" 的完整研究鏈條，推動 TC4 合金 LPBF 工藝從 “經驗試錯" 走向 “科學設計"。

通過 XRD 分析，結合相對密度、表面粗糙度等指標，將能量密度劃分為未熔合區、球化區、成型良好區、飛濺區和過熔區。例如，在成型良好區（55.56 J/mm3），XRD 顯示 α/α’相濃度與納米 β 相顆粒分布達到最佳平衡，對應拉伸強度 1087.5 MPa、伸長率 13.73%，遠超國家標準，驗證了該區域工藝參數的合理性。

“國產儀器的進步為科研提供了有力支撐，" 張凱教授表示，“奧龍AL-Y3500 XRD 的高靈敏度和穩定性，讓我們能夠捕捉到相組成的細微變化，這對探索增材制造中的復雜相變至關重要。" 團隊的研究不僅豐富了 LPBF 技術的理論體系，更推動了國產儀器在材料研究中的深度應用。

科研離不開先進儀器的支撐，而產學研的深度融合，正加速推動 “中國儀器" 走向世界舞臺。未來，隨著增材制造技術的持續發展，張凱教授團隊將繼續深耕能量密度調控、微觀結構設計等領域，為航空航天、生物醫學等領域的關鍵材料制備提供更多 “中國方案"。