中國科學(xué)家突破3D打印鋁合金極限，打造超高強度耐熱新材料！近日，中國科學(xué)院金屬研究所團隊在《材料科學(xué)與技術(shù)》期刊發(fā)表重磅研究成果，宣布通過激光粉末床融合（LPBF，即金屬3D打�。┘夹g(shù)成功制備出一種名為Al-Fe-V-Si-Sc的新型鋁合金。該材料不僅室溫下抗拉強度高達865兆帕，更在400℃高溫下仍保持優(yōu)異性能，填補了傳統(tǒng)鋁合金在200-450℃溫區(qū)的技術(shù)*，為航空航天及汽車工業(yè)輕量化發(fā)展提供了全新解決方案。

01、技術(shù)突破：微合金設(shè)計與激光打印協(xié)同發(fā)力

研究團隊創(chuàng)新性地在Al-Fe-V-Si合金中添加微量鈧（Sc）元素，并利用LPBF技術(shù)超高速冷卻（達10?K/s）的特性，成功抑制了材料在打印過程中常見的熱裂紋缺陷。通過優(yōu)化激光功率、掃描速度等參數(shù)，團隊實現(xiàn)了99.9%的致密度，攻克了高強鋁合金3D打印易開裂的行業(yè)難題。

微觀結(jié)構(gòu)分析顯示，材料內(nèi)部形成了獨特的?“非晶/晶體復(fù)合結(jié)構(gòu)”：熔池中心因極速冷卻形成非晶態(tài)帶狀網(wǎng)絡(luò)，邊界則分布著Al8Fe2Si、Al10V等多種納米級析出相。

鈧元素的加入進一步促使?Al3Sc界面相生成，有效阻止高溫下納米顆粒的粗化，使材料兼具超高強度和熱穩(wěn)定性。

02、性能*：室溫至高溫全面*

實驗數(shù)據(jù)顯示，該合金室溫下抗拉強度高達865兆帕、硬度達360HV，抗拉強度較現(xiàn)有3D打印鋁合金提升約30%，且高溫性能表現(xiàn)尤為突出——?400℃時仍保有450兆帕的抗拉強度，遠超傳統(tǒng)鋁合金及部分鈦合金。這種多尺度相協(xié)同強化的設(shè)計思路，為未來高性能增材制造材料開發(fā)提供了新范式。

03、應(yīng)用前景：復(fù)雜構(gòu)件一體化成型

研究還展示了該合金在復(fù)雜格柵結(jié)構(gòu)零件制造中的潛力。由于LPBF技術(shù)可實現(xiàn)材料-結(jié)構(gòu)-性能一體化成型，該合金有望直接用于發(fā)動機耐熱部件、航天器輕量化支架等關(guān)鍵領(lǐng)域，大幅降低加工成本并提升設(shè)計自由度。

目前，正進一步探索該合金的規(guī)�；�制備工藝及長期熱穩(wěn)定性驗證。此項突破不僅推動了鋁合金在極端環(huán)境下的應(yīng)用邊界，更為我國高端裝備制造提供了自主可控的材料技術(shù)儲備。

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