伦敦大学学院研发出专为3D打印设计的定制铝合金
2026-03-27
伦敦大学学院（UCL）的研究人员与伦敦布鲁内尔大学的同事合作，开发出一种专门用于定向能量沉积（DED）增材制造的定制铝合金。
该项研究发表在《极端制造国际期刊》（International Journal of Extreme Manufacturing）上。研究指出，目前3D打印中常用的大多数铝合金最初是为传统铸造设计的，即金属在模具内缓慢冷却。当这些标准材料经受 DED 工艺的极端热循环时，往往会产生微观裂纹或结构缺陷。
“目前3D打印的发展主要集中在打印工艺上；但高质量的打印部件应该从材料源头抓起，”研究作者表示。该团队成员包括 UCL 的 Peter D. Lee 教授、梁柱伦（Chu Lun Alex Leung）教授以及郭达（Da Guo）博士。
为了验证这一理论，团队配制了一钟由铝、镍、铈、锰和铁组成的“过共晶”合金。该材料经过工程化设计，凝固后的晶粒尺寸小于 5 微米，且每个晶粒内部都包含小于 200 纳米的超细共晶栅格结构。
由于该合金的凝固区间（Freezing range）仅为 2.8°C，它能几乎瞬时从液态转变为固态，从而限制了在其他高强度材料中导致开裂的收缩现象。
在与广泛使用的AlSi10Mg合金进行相同打印条件的对比测试中，这种新材料制成的部件屈服强度提高了70%，极限抗拉强度提升了50%。
测得残余应力低于32兆帕，研究作者指出，相较于材料整体强度，这一数值可忽略不计。
团队还采用"多模态"观测方法，通过同步加速器X射线与红外成像技术，实时监测制造过程中的温度变化、晶体相形成及应力累积情况。
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