英国《自然》杂志20日发表一项材料科学最新突破成果：美国科学家研发出一种3D打印高强度铝合金的新方法。目前绝大多数采用增材制造方式研制的合金会出现周期性裂纹，但新问世的合金不但未出现裂纹痕迹，且强度堪比锻造材料。该方法还可用于其他合金的制造。
3D打印又称基于金属的增材制造，是指逐层添加金属粉末进行制造的技术，这种方法可以提高设计自由度和制造灵活性。但遗憾的是，在目前使用的5500多种合金中，绝大多数无法采用增材制造，只有少数几种合金能可靠地打印出来，因为在制造过程中的凝固动力学会导致所得材料出现周期性裂纹。
此次，美国休斯研究实验室科学家约翰·马丁及其同事，引入了纳米粒子来控制增材制造过程中的凝固，为这个问题提供了一个良好解决方案。他们首先选用了和汽车、航空以及消费应用密切相关的铝合金进行实验 ，随后利用计算机软件，分析了4500多种不同合金和纳米粒子的组合，最终选定表面氢化（处理过）的锆为一种合适的纳米粒子材料。
在实验中，研究人员给两种铝合金——7075（常用的7系铝合金，强度最好）和6061（强度没有7系高，但加工性能极佳）的雾化粉末加上表面氢化锆纳米粒子涂层，再使用选择性激光熔化技术，进行增材制造。结果发现，相较于用无纳米粒子涂层的7075和6061粉末制造的部件，用纳米粒子制造的合金未出现裂纹痕迹，而且强度堪比锻造材料。
研究人员认为，这种新方法既突破了传统制造方式的约束，强度上又毫不逊色，还可应用于其他合金，从而进一步扩展了增材制造材料的“家族”。
来源：科技日报