中國(guó)科學(xué)家突破3D打印鋁合金極限，打造超高強(qiáng)度耐熱新材料！近日，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所團(tuán)隊(duì)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(guò)激光粉末床融合（LPBF，即金屬3D打印）技術(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(qiáng)度高達(dá)865兆帕，更在400℃高溫下仍保持優(yōu)異性能，填補(bǔ)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(chē)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(jì)與激光打印協(xié)同發(fā)力

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地在A(yíng)l-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(dá)10?K/s）的特性，成功抑制了材料在打印過(guò)程中常見(jiàn)的熱裂紋缺陷。通過(guò)優(yōu)化激光功率、掃描速度等參數(shù)，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了99.9%的致密度，攻克了高強(qiáng)鋁合金3D打印易開(kāi)裂的行業(yè)難題。

微觀(guān)結(jié)構(gòu)分析顯示，材料內(nèi)部形成了獨(dú)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(jí)析出相。

鈧元素的加入進(jìn)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(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。

02、性能*：室溫至高溫全面*

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該合金室溫下抗拉強(qiáng)度高達(dá)865兆帕、硬度達(dá)360HV，抗拉強(qiáng)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(shí)仍保有450兆帕的抗拉強(qiáng)度，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鋁合金及部分鈦合金。這種多尺度相協(xié)同強(qiáng)化的設(shè)計(jì)思路，為未來(lái)高性能增材制造材料開(kāi)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(shí)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(dòng)機(jī)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(jì)自由度。

目前，正進(jìn)一步探索該合金的規(guī)模化制備工藝及長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性驗(yàn)證。此項(xiàng)突破不僅推動(dòng)了鋁合金在極端環(huán)境下的應(yīng)用邊界，更為我國(guó)高端裝備制造提供了自主可控的材料技術(shù)儲(chǔ)備。

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