中國團隊顛覆3D打印極限！室溫 865MPa、耐 400℃ 鋁合金誕生

中國科學家突破3D打印鋁合金極限，打造超高強度耐熱新材料！近日，中國科學院金屬研究所團隊在《材料科學與技術》期刊發表重磅研究成果，宣布通過激光粉末床融合（LPBF，即金屬3D打印）技術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℃高溫下仍保持優異性能，填補了傳統鋁合金在200-450℃溫區的技術*，為航空航天及汽車工業輕量化發展提供了全新解決方案。

01、技術突破：微合金設計與激光打印協同發力

研究團隊創新性地在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。通過優化激光功率、掃描速度等參數，團隊實現了99.9%的致密度，攻克了高強鋁合金3D打印易開裂的行業難題。

微觀結構分析顯示，材料內部形成了獨特的?“非晶/晶體復合結構”：熔池中心因極速冷卻形成非晶態帶狀網絡，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定性。

02、性能*：室溫至高溫全面*

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

03、應用前景：復雜構件一體化成型

研究還展示了該合金在復雜格柵結構零件制造中的潛力。由于LPBF技術可實現材料-結構-性能一體化成型，該合金有望直接用于發動機耐熱部件、航天器輕量化支架等關鍵領域，大幅降低加工成本并提升設計自由度。

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

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