中科院金属所突破3D打印高强度铝合金技术壁垒：抗拉强度865MPa创行业新高

近日，中国科学院金属研究所研究团队在增材制造领域取得重大突破，成功通过激光粉末床熔融（LPBF）技术开发出新型Al-Fe-V-Si-Sc合金，攻克了高强度铝合金3D打印易开裂、致密度低的技术难题，为航空航天与汽车工业轻量化发展注入新动能。

突破性成果：近全致密无裂纹铝合金问世

研究团队采用预合金化Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si-0.3Sc粉末，通过优化LPBF工艺参数，实现了99.9%的超高致密度样品制备。显微检测显示，材料内部无裂纹、未熔合等缺陷，并形成独特的"分级异质结构"：熔池中心呈现非晶/晶体复合结构，边界分布纳米级析出相，双效强化机制显著提升材料性能。

力学性能全面领先：高温表现惊艳

经325℃×2h时效处理后，合金展现出室温抗拉强度865MPa、屈服强度649MPa的惊人数据，远超现有LPBF铝合金水平。更值得关注的是其高温稳定性：

• 300℃抗拉强度463MPa

• 400℃抗拉强度225MPa
  对比同类3D打印耐热铝合金，该材料在20-400℃区间内均保持显著强度优势，突破传统铝合金高温性能瓶颈。

五大强化机制协同作用

研究揭示，材料的超高性能源于LPBF工艺特有的超高冷却速率（约10⁵–10⁷K/s）引发的多尺度强化效应：

1. Orowan强化（纳米析出相）

2. 过饱和固溶体强化

3. 高密度原子团簇

4. 位错网络强化

5. 异质结构诱导的HDI硬化
   这种复合强化机制不仅提升强度，还通过抑制裂纹萌生扩展增强材料韧性。

应用潜力与未来方向

团队已成功制备复杂晶格结构部件，验证了该合金优异的成形能力。目前材料断裂延伸率仍待提升，后续研究将聚焦塑性优化，推动其在航空发动机热端部件、新能源汽车轻量化构件等领域的产业化应用。

技术意义：
此项突破标志着我国在金属增材制造材料开发领域取得重要进展，为高性能铝合金的定制化生产开辟新路径，或将重塑航空航天、轨道交通等高端装备制造格局。