名古屋大学发明3D打印铝合金新方法 以制造更坚固的汽车零部件

讯 铝因其轻质高强而备受青睐，但高温下强度会下降。这限制了其在发动机、涡轮机以及其他需要在高温条件下保持强度的应用领域的使用。

图片来源： 期刊《Nature Communications》

据外媒报道，名古屋大学（Nagoya University）的研究人员开发了一种利用金属3D打印技术制造新型铝合金系列的方法，该系列合金经过优化，具有高强度和耐热性。所有新型合金均采用低成本、储量丰富的元素，并且易于回收利用，其中一种合金在300°C下仍能保持强度和柔韧性。该研究相关论文已发表于期刊《Nature Communications》。

打破传统，打造完美铝合金

“该设计以铁为核心，而冶金学家通常不会在铝中添加铁，因为铁会使金属变脆且易腐蚀，”名古屋大学工学研究生院教授、论文第一作者Naoki Takata解释道。“激光粉末床熔融是金属3D打印技术的典型代表，其极高的冷却速度会导致熔融金属在几秒钟内凝固。这改变了基本规律——快速冷却会将铁和其他元素以在正常制造条件下无法形成的方式（形成亚稳相）捕获。通过精心选择添加的元素，我们创造出了既耐热又坚固的新型合金。”

性能最佳的合金包含铝、铁、锰和钛（Al-Fe-Mn-Ti），它兼具高温强度和室温柔韧性，优于所有其他3D打印铝材料。

“我们的方法基于已有的科学原理，即元素在3D打印快速凝固过程中的行为，并且适用于其他金属。这些合金也比传统的高强度铝更容易进行3D打印，后者在制造过程中经常出现裂纹或翘曲，”Takata教授指出。

更轻的车辆，更少的排放

这种新型材料有望用于制造高温运行部件（例如压缩机转子和涡轮机部件）中的轻质铝制组件。更轻的车辆意味着更低的油耗和更少的排放。

航空航天业也可能从中受益，因为飞机发动机需要兼具轻质和耐热性的材料。除了这些应用之外，这项研究还为设计专用于3D打印的新型金属提供了框架，并有望加速多个行业的研发进程。