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摘要：研究小组使用模拟了金属3D打印机的超急冷凝固的热力学计算，设计了一种结合锰(Mn)元素来稳定亚稳相的Al-Fe-Mn合金，相比于现有铝材料，在200℃以上的高温下表现出更高的屈服强度。

关键词：3D打印、Al-Fe-Mn合金、超急冷凝固、屈服强度、高温强度

日本名古屋大学与爱知产业科学技术综合中心合作，使用金属3D打印机制备了一种具有优异高温强度的铝合金。

这种金属3D打印技术是激光粉末床熔合(L-PBF)法，可以制备现有制备方法无法实现的具有复杂三维形状的构件。

研究还发现，通过激光照射的超急冷凝固（液体金属以超过每秒100万度的速度凝固的现象）成型，金属成型体的材料组织呈现出微细结构并且处于非平衡状态。

研究小组此次使用模拟了金属3D打印机的超急冷凝固的热力学计算，设计了一种结合锰(Mn)元素来稳定亚稳相的Al-Fe-Mn合金。

高强度铝难以使用金属3D打印机制备；另一方面，设计合金可以在相对广泛的制备条件下进行3D打印。

此外，设计合金的3D打印机成型材在200℃以上的高温下表现出比现有铝更高的屈服强度。

使用金属3D打印机制备的Al-Fe-Mn合金强度随温度的变化

用电子显微镜观察可知，在亚稳相内部存在高浓度的Mn元素，使亚稳相稳定，由此提高了高温强度。

此次设计的Al-Fe-Mn合金有望应用于轻量化/耐热部件，如汽车发动机用压缩机的旋转零件等。

未来，研究小组将在理论计算的基础上尝试与其他过渡金属元素的结合，目标是使用金属3D打印机制备出具有更高高温强度的铝。

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名古屋大学：使用金属3D打印机制备出具有优异高温强度的铝合金