印第安纳州西拉斐特——普渡大学的工程师们研发出了一种高强度铝合金，因其出色的塑性变形能力，这种材料非常适合用于增材制造。这项新技术在航空航天、汽车制造等多个领域都展现出了实际应用的潜力。
“大多数商业上可用的高强度铝合金不能用于增材制造，”普渡大学材料工程教授张兴航博士说。“它们极易受到热裂解的影响，热裂纹会产生缺陷，从而导致金属合金的劣化。”
在增材制造过程中缓解热裂纹的一种传统方法是引入颗粒，通过阻碍位错的运动来增强铝合金。
“但是，这些合金达到的最高强度在300至500兆帕的范围内，这远低于钢所能达到的强度，通常为600至1,000兆帕，”张兴航博士说。“在生产高强度铝合金方面取得了有限的成功，这些铝合金也显示出有益的大塑性变形能力。”
张兴航博士和他的同事们通过使用几种过渡金属（包括钴，铁，镍和钛）生产了新的铝合金。传统上，在铝合金的制造中可以避免使用这些材料。
“这些金属间化合物具有低对称性的晶体结构，并且已知在室温下很脆，”张兴航博士解释说。“但是，我们的方法将过渡金属元素形成纳米级的金属间薄片菌落，这些薄片聚集成细小的莲座状。纳米层压的玫瑰花结可以在很大程度上抑制金属间化合物的脆性。
“我们的研究表明，适当引入异质微观结构和纳米级中熵金属间化合物为通过增材制造设计超强、可变形的铝合金提供了一种替代解决方案，”张兴航博士说。“这些合金改进了传统的合金，这些合金要么是超强的，要么是高度可变形的，但不是两者兼而有之。
“异质微观结构包含坚硬的纳米级金属间化合物和粗粒铝基体，这会引起显着的背应力，可以提高金属材料的工作硬化能力，”张兴航博士指出。“使用激光的增材制造可以实现快速熔化和淬火，从而引入纳米级金属间化合物及其纳米层压板。”
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