工程师制造用于增材制造的超强铝合金

普渡大学的材料工程师们创造了一种正在申请专利的工艺，用于开发具有塑性变形能力且适合增材制造的超高强度铝合金。

王海燕和张星航带领的团队通过纳米级、层状、可变形的金属间化合物将过渡金属钴、铁、镍和钛引入铝中。王是 Basil S. Turner 工程学教授，张是普渡大学材料工程学院教授。材料工程研究生尚安宇是该团队的一员。

“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铝合金提供了一种替代解决方案，”张说。“这些合金比传统的合金有改进，要么超强，要么高度可变形，但不能两者兼具。”

王和张向普渡大学技术商业化创新办公室披露了这一创新成果，该办公室已向美国专利商标局申请专利以保护该知识产权。

该研究已发表在《自然通讯》杂志上。

传统铝合金的缺点

轻质、高强度的铝合金广泛应用于从航空航天到汽车制造等行业。

“然而，大多数商用的高强度铝合金不能用于增材制造，”尚说。“它们极易产生热裂纹，从而产生缺陷，导致金属合金劣化。”

缓解增材制造过程中热裂的传统方法是引入粒子，通过阻碍位错运动来强化铝合金。

“但这些合金所能达到的最高强度在 300 至 500 兆帕之间，远低于钢所能达到的强度(通常为 600 至 1,000 兆帕)，”王先生说。“在生产同时具有良好塑性变形能力的高强度铝合金方面取得的成功有限。”