近日，南方科技大学机械与能源工程系讲席教授朱强团队联合香港城市大学吕坚院士团队、北京科技大学毛新平院士团队及江西宝航新材料有限公司，在增材制造（3D打印）铝合金领域取得重要突破，成功开发出一种兼具高强度与优异耐热性能的铝合金材料。相关成果以“Strong yet ductile heat-resistant aluminum alloy by additive manufacturing”为题发表在学术期刊 Nature Communications 上。

铝合金是航空航天、汽车工业等领域不可或缺的轻质结构材料，然而传统商用铝合金在300–400°C高温下强化相极易粗化失稳，导致承载能力大幅下降，严重制约了其在高温工况下的应用。如何在保持轻量化优势的同时提升铝合金的耐热性能，一直是行业亟待突破的难题。

研究团队摒弃了传统依赖昂贵或稀土元素的合金化思路，转而利用可回收铝合金中常见的Si、Fe、Mn、Ni等杂质元素，通过激光粉末床熔融（PBF-LB）增材制造技术，在凝固胞界处原位嵌入耐热多组元金属间化合物纳米相（HMINPs），形成了体积分数高达14%的胞状网络结构。热稳定性测试显示，300℃以下合金微观结构无明显变化，400℃时Al晶粒仅轻微改变；400℃热暴露168小时后，HMINPs无粗化、溶解，熔池边界清晰，而对比样品AlSi10Mg的Si网络被破坏、颗粒粗化，证实HMINP胞状结构具备优异高热稳定性。

图1 高强耐热铝合金的设计思路与增材制造

团队在25-400℃范围内开展拉伸和蠕变测试，证实合金宽温域优异性能且缓解了PBF-LB铝合金的力学各向异性。拉伸测试表明，温度升高时拉伸应力下降、伸长率提升，室温下屈服强度约440MPa、极限拉伸强度582MPa、伸长率7.2%，强韧平衡可媲美最强变形7xxx系铝合金，优于多数PBF-LB铝合金。高温下合金性能依旧突出，300℃极限拉伸强度263MPa，400℃仍达114MPa，远超现有同类合金。400℃、25-40MPa蠕变测试中，合金稳态蠕变速率极低，抗蠕变性能优于多数已报道铝合金，且无需后处理、不依赖昂贵元素，成本优势显著。

图2 增材制造高强耐热铝合金的力学性能

该耐热铝合金在海洋工程与航空航天系统等先进工程领域展现出良好的应用前景。朱强教授团队长期深耕高机能金属材料激光增材制造领域，在铝合金成形性优化、微观组织调控及高性能材料开发等方面积累了丰富的研究基础。本工作不仅为低成本、高性能耐热铝合金的设计与制造提供了新思路，也为增材制造技术在轻质高温结构件领域的规模化应用奠定了重要基础。

香港城市大学李干博士与北京科技大学黄禹赫博士为论文共同第一作者，朱强教授与吕坚院士为共同通讯作者。此外，朱强教授团队硕士生贺喜也为论文的发表作出重要贡献。该研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、深圳市高机能材料增材制造重点实验室等资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-026-71926-7

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