目前，大多数铝合金的增材制造局限于近共晶的铝硅成分（如AlSi10Mg），但是力学性能较差。而性能优异的2xxx和7xxx系列沉淀硬化铝合金由于凝固温度区间大，在打印过程的极端凝固条件下极易发生热裂现象。将铝与铁，银，镁等低层错能金属复合，可在超快速凝固条件下形成具有纳米孪晶的铝基薄膜材料，但是工艺复杂、条件严苛，且需要利用低层错能金属作为孪晶源以诱发孪晶生长。对于块状材料，主要通过严重塑性变形引入纳米尺度的面缺陷进行强化，其实际应用受到限制。

针对上述问题，南方科技大学、香港城市大学和澳大利亚昆士兰大学联合利用激光粉末床熔融（L-PBF）制备具有超细异质结构与纳米尺度面缺陷强化的Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金，兼具超高强度与高塑性。结果表明，Al3(Sc,Zr)颗粒的不均匀析出导致打印态铝合金中形成超细等轴晶、细等轴晶与细小柱状晶三模态晶粒分布的分层异质结构。微观组织表征还发现合金中存在高密度的层错、孪晶界、9R相等纳米尺度面缺陷。打印态合金的屈服强度为461 MPa，断后伸长率为21%；热处理态合金的屈服强度提高到656 MPa，超过此前报道的几乎所有增材制造高强铝合金与锻造铝合金。该研究为高性能铝合金的先进轻量化结构应用提供了新范式。

图1  打印态铝合金中的纳米级面缺陷图

图2  L-PBF制备铝合金在打印态和热处理后的拉伸性能图

来源： https://newshub.sustech.edu.cn/html/202406/45385.html

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702124000877