英研究团队突破DED铝合金3D打印瓶颈，开发无裂纹高强新材料性能提升超50%

发布时间：昨天 09:07

近日，伦敦大学学院（UCL）与伦敦布鲁内尔大学的研究团队合作，成功开发出一款专为定向能量沉积（DED）增材制造工艺设计的定制铝合金。

这项研究于近期发表在《国际极限制造杂志》上。研究团队指出，目前3D打印中使用的多数铝合金都是为传统铸造工艺设计的，其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，经常会产生微观裂纹或结构缺陷，限制了部件性能。

为此，研究人员，包括UCL的Peter D. Lee教授、Chu Lun Alex Leung教授和Guo Da博士，从材料设计源头入手，配制了一种由铝、镍、铈、锰和铁组成的“过共晶”合金。

该材料经过设计，凝固后的晶粒尺寸小于5微米，并且每个晶粒包含一个低于200纳米的超细共晶晶格结构。

其凝固温度区间仅为2.8°C，几乎实现瞬间凝固，有效限制了导致开裂的收缩现象。

在与广泛使用的AlSi10Mg合金相同的打印条件下对比测试显示，新合金制成的部件屈服强度高出70%，极限抗拉强度提升50%。

残余应力测量值低于32兆帕，与材料整体强度相比可忽略不计。

在该工作过程中，团队还采用了“多模态”观测方法，利用同步加速器X射线和红外成像技术，实时监控制造过程中的温度、晶体相形成和应力累积情况。

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