麻省理工學院工程師開發(fā)出超強3D打印鋁合金，強度是傳統(tǒng)制造鋁的5倍

2025年10月9日，南極熊獲悉，據(jù)麻省理工學院 (MIT) 報道，工程師們研制出一種新型可打印鋁合金，強度是傳統(tǒng)制造的鋁的五倍，并且能夠耐受極端高溫。新型合金由鋁與特定元素結(jié)合而成，是通過模擬和機器學習技術發(fā)現(xiàn)的，這使得搜索范圍從超過一百萬種可能的材料組合減少到僅 40 種。測試證實，這款打印合金的強度與目前最好的鑄造鋁合金相當。

這種可打印鋁材料有望徹底改變那些需要高強度、輕質(zhì)和耐熱材料的行業(yè)。麻省理工學院項目負責人、現(xiàn)任卡內(nèi)基梅隆大學教師的穆哈德塞·塔赫里-穆薩維（Mohadeseh Taheri-Mousavi）說道：“如果我們能夠使用更輕、強度更高的材料，這將為交通運輸行業(yè)節(jié)省大量能源?！?/div>

麻省理工學院機械工程系主任約翰·哈特（John Hart）說道：“由于3D打印可以打印復雜的幾何形狀、節(jié)省材料并實現(xiàn)獨特的設計，我們認為這種可打印合金也可用于制造先進的真空泵、高端汽車以及數(shù)據(jù)中心的冷卻設備?！?/div>

他們的研究成果以題為“Additively ManufacturableHigh-Strength Aluminum Alloys with Coarsening-Resistant MicrostructuresAchieved via Rapid Solidification”的論文發(fā)表在《先進材料》雜志上，由麻省理工學院、卡內(nèi)基梅隆大學和帕德博恩大學的科學家共同撰寫。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202509507

該項目始于2020年麻省理工學院的一門課程，由格雷格·奧爾森教授，他要求學生設計一種更堅固的可打印鋁合金。塔赫里-穆薩維后來利用機器學習改進了這些早期嘗試，發(fā)現(xiàn)她的模型能夠比手動模擬更快、更有效地精確找到理想的配方——具有更密集的“沉淀物”。

為了生產(chǎn)這種合金，研究團隊采用了激光粉末床熔合技術 (LPBF)。這種快速凝固工藝可以防止大尺寸沉淀物生長，從而獲得更堅固的微觀結(jié)構。Hart說道：“3D打印憑借其獨特的工藝特性，尤其是快速的冷卻速度，為材料打開了一扇新的大門。”

△合金設計概念展示了如何利用快速凝固和正確成分產(chǎn)生的亞微米級亞穩(wěn)相將硬化相的長度尺度從微米級轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米級。

德國的合作者使用新的粉末混合物打印了測試樣品，結(jié)果驗證了預測：打印的合金強度是鑄造合金的五倍，比未使用人工智能設計的合金強度高出50%，并且在高達400°C的溫度下保持穩(wěn)定——這對于鋁來說是一個異常高的高溫。研究人員計劃使用類似的機器學習技術進一步改進合金。

塔赫里-穆薩維說道：“我的夢想是，有一天，乘客從飛機窗戶向外看時，能看到用我們的鋁合金制成的發(fā)動機風扇葉片?！?/div>