广岛大学与三菱材料硬质合金公司的联合研究团队在《国际难熔金属与硬质材料杂志》上发表了一项突破性进展。

他们成功开发出一种基于热丝激光辐照的新型 3D 打印技术，能够以更低的成本和更少的废料制造出超高硬度的碳化钨钴合金。

碳化钨钴合金作为工业界最坚硬的材料之一，长期以来因加工极其困难、原材料昂贵以及制造废料率高而困扰着高端制造业。

这项新工艺通过将材料加热软化而非完全熔化，不仅完美保留了合金本身的卓越硬度，还实现了按需精确沉积。

这一技术突破标志着增材制造在超硬材料加工领域迈出了关键一步，为下一代高端工业切削刀具的降本增效开辟了新路径。

告别昂贵耗损：激光热丝技术实现极硬材料按需沉积

碳化钨钴合金广泛用于制造工业钻头、切削刀具和重型矿山机械，其极高的硬度来自于碳化钨颗粒，而钴则扮演着将颗粒紧密粘合的金属黏合剂角色。

传统的粉末冶金制造工艺需要在大压力和高温烧结机下将粉末压制成型，不仅耗时耗能，且在加工过程中会产生大量无法直接回收的昂贵材料废料。

为了破译这一降本难题，广岛大学丸本圭太助理教授团队采用了结合预热焊丝与激光束的热丝激光辐照增材制造技术。

这种方法在焊丝接触基材前预先对其施加电加热，从而显著降低了引发沉积所需的激光能量，大幅提高了材料的堆积效率。

更重要的是，增材制造技术允许工程师只在刀具刃口等关键磨损部位沉积超硬合金，避免了整块工具全部使用昂贵材料的浪费。

这种局部精准沉积的商业模式，将从根本上改变高价值工业零部件的成本结构。

温度精细博弈：打破分解魔咒打造1400HV工业级无缺陷样品

在 3D 打印超硬合金的过程中，最大的技术瓶颈在于过高温度会导致碳化钨熔化分解，进而丧失其原有的超高硬度。

研究团队通过精准调控激光能量，将材料控制在软化而非彻底熔化的临界状态，成功避免了晶格结构发生破坏。

在实验过程中，研究人员对比了棒材引导与激光引导两种沉积路径，并针对初期出现的材料分解与硬度波动问题提出了针对性解决方案。

通过在铁基材与硬质合金之间引入镍合金中间层，并严格将温度维持在钴的熔点之上、晶粒长大温度之下，团队成功制备出了无裂纹无缺陷的样品。

经权威检测，打印出的硬质合金维氏硬度超过一千四百 HV，硬度表现直逼蓝宝石等天然超硬物质，完全达到了工业级应用标准。

这项技术不仅证明了通过软化相变进行增材制造的可行性，也为钛合金、钛铝化合物等其他难加工金属的 3D 打印提供了全新的工艺范式。

随着研究团队进一步优化抗裂性能与复杂几何构型的打印精度，这项技术有望快速走向大规模工业化应用，重塑全球高端切削工具与精密模具的制造生态。