日本名古屋大学研究团队近日利用金属3D打印技术，成功开发出一系列新型耐热铝合金，显著提升了材料在高温环境下的机械强度与性能。这一突破性研究成果已发表于《自然·通讯》期刊，为航空航天及汽车制造领域的轻量化高温部件制造带来新的可能。

长期以来，铝合金虽具备轻量和高强度的优点，却在高温条件下出现机械性能显著下降的问题，限制了其在发动机、涡轮机等关键部件上的应用。

研究团队通过系统性材料设计方法，预测并验证了可强化铝基体及形成保护性微纳结构的元素组合，最终选用铜、锰、钛等低成本、可回收元素进行合金化。

性能最优的合金由铝、铁、锰和钛构成，其在300°C高温下仍能保持强度与韧性，综合性能超越现有所有3D打印铝材料。

该研究采用激光粉末床熔融技术（L-PBF），通过快速凝固过程将铁等元素以亚稳态形式固定在合金结构中，避免了传统工艺中因添加铁而导致的脆化和腐蚀问题。



据论文第一作者Naoki Takata教授介绍，这一方法基于3D打印过程中元素行为的科学原理，不仅提升了材料的耐热性与机械性能，还有效解决了打印过程中的开裂与变形问题。

新材料兼具轻量化、高强度和高温稳定性，可用于制造压缩机转子、涡轮组件以及航空发动机部件，同时具备低成本与可回收特性。



该项研究为3D打印专用金属材料的开发提供了系统化的方法论框架，有望推动多个行业在高性能与可持续制造方面的发展。

全部图片来源：名古屋大学