2024年7月18日，南極熊注意到，由香港城市大學呂堅院士領銜，聯合北京科技大學毛新平院士、南方科技大學朱強教授、昆士蘭大學張明星教授及寶航新材料公司等頂尖團隊，在高性能鋁合金的研發上取得了重大突破。該研究團隊采用激光粉末床熔融（L-PBF）技術，成功制備出具有超細異質結構與納米級面缺陷強化的Al-4.71Mg-0.85Mn-1.28Sc-0.56Zr合金材料，這一成果標志著鋁合金增材制造技術邁上了新的臺階。

　　在當前“雙碳”戰略背景下，市場對輕質高強材料的需求日益增長，特別是在航空航天、汽車及國防等關鍵領域。傳統鋁合金增材制造受限于材料性能與工藝復雜性，難以滿足高端應用的需求。本研究團隊另辟蹊徑，以高Mg含量的5083鋁合金為基礎，通過精細調控合金成分與工藝參數，成功在鋁基體中引入了納米級面缺陷，包括層九游體育官方網站錯、孿晶界及9R相等，這些缺陷作為有效的強化機制，提升了合金的力學性能。尤為值得注意的是，研究團隊通過“邊邊匹配”模型晶體學計算，精確選定了與Al基體匹配度最佳且熱力學穩定的L12型Al3Sc相作為細化晶粒的關鍵。同時，為防止熱處理過程中析出相粗化，引入了熱擴散速率較慢的Zr元素，形成了復雜的Al3(Sc,Zr)相作為異質形核基底，進而在打印中促進晶粒細化與抑制裂紋。

　　實驗結果顯示，打印態下九游體育官方網站的鋁合金展現出獨特的三模態晶粒結構，由超細等軸晶、細等軸晶及細小柱狀晶共同構成，這一分層異質結構主要歸因于Al3(Sc,Zr)顆粒在材料內部的不均勻析出。深入的微觀組織分析進一步揭示了納米級層面的面缺陷，包括高密度層錯、孿晶界以及9R相的存在。此打印態合金屈服強度達到約461 MPa，同時保持約21%的延伸率。

　　為了進一步提升其沉淀強化效果，研究團隊采用了直接時效熱處理工藝，即在300攝氏度下處理4小時，以促進更多納米級強化相的析出。值得注意的是，熱處理不僅增強了強化效果，還成功保留了打印態組織中原有的納米級面缺陷及三模態晶粒異質結構，這一雙重作用賦予了合金優異的綜合性能——既具備超高的屈服強度（約656 MPa），又保持了優異的塑性（約7.2%）。這一熱處理后的合金性能，顯著超越了目前已知的大多數增材制造高強鋁合金及鍛造鋁合金的屈服強度記錄。

　　香港城市大學-南方科技大學聯合培養博士生李干為論文第一作者，寶航新材料趙春祿為論文共同第一作者，通訊作者為香港城市大學呂堅院士，南方科技大學朱強講席教授，昆士蘭大學張明星教授與北京科技大學黃禹赫博士。展望未來，研究團隊表示將繼續優化合金成分與工藝路線D打印塊狀鋁合金更高力學性能的突破，使之在未來制造業中發揮更加重要的作用。同時，他們也將積極探索該技術在其他高性能材料開發中的應用潛力，為增材制造技術的持續進步貢獻力量。