激光粉末床熔融(PBF-LB)作為一種金屬增材制造(AM)工藝，廣泛用于復雜形狀合金部件的制造而備受關注。然而，適用于PBF-LB的輕質合金體系十分有限。目前，Al–Si(–Mg)系列鋁合金的PBF-LB研究較多，但力學性能仍難滿足要求。此外，對于變形鋁合金而言，盡管研究人員通過添加Sc、Zr、Ti等元素可抑制熱裂紋并細化晶粒，成本/大規模生產等因素卻限制其廣泛應用。因此，開發適用于PBF-LB的新型Al–Si系合金成為重要的研究方向。
晶粒細化和優化凝固路徑是提升PBF-LB的Al–Si系合金力學性能的關鍵，將鋁合金用細化劑運用于金屬增材制造面臨挑戰。為此，西安交通大學航天航空學院劉思達教授團隊研發了一種新型的Al–Ti–C–B(TCB)晶種合金細化劑，用以提升AlSi10Mg合金的力學性能。研究重點關注了TCB粉末改性的TM-AlSi10Mg合金的微觀組織和機械性能等方面。實現了極限抗拉強度從381± 7.3 MPa到479.2 ± 1.5 MPa以及延伸率從4.8 ± 1.2%到11.1 ± 0.7%的提升。相關的工作以題為“Uniting high strength with large ductility in an additively manufactured fine-grained aluminum alloy”的研究論文，發表在Materials Research Letters期刊上。西安交通大學為第一通訊單位。論文的共同第一作者為西安交通大學航天航空學院研究助理察文豪(導師：劉思達)和香港城市大學李干博士。論文的通訊作者為西安交通大學劉思達教授，南方科技大學朱強教授和山東大學劉相法教授。作者還包括：賀喜碩士研究生(南方科技大學)，李杰博士生(山東大學)，李道秀博士生(山東大學)。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1080/21663831.2024.2449175
本文利用山東大學劉相法教授團隊研發的Al-TCB晶種合金細化劑，用于Al-Si系合金的PBF-LB加工，在組織性能同步提升方面取得了顯著成效：僅通過簡單的機械混合工藝，成功實現了AlSi10Mg合金的晶粒的顯著細化，形成了熔池邊界細小等軸晶與熔池內部較大等軸晶的異質結構，平均晶粒尺寸約為2.8
聲明：
“西安交大劉思達教授團隊《MRL》：實現增材制造鋁合金強度與延展性協同提升！” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：西安交大
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2025年08月05日 ~ 07日 
