采取粉末床激光熔融工艺（LPBF）3D打印的铝合金结合了高比强度、良好的耐堕落性和出色的加工性能等精良特性，已广泛运用于多个工业领域。然而，大多数广泛利用的LPBF制造铝合金，如AlSi7Mg、AlSi10Mg和AlSi12，强度较低，极限拉伸强度不敷400MPa，从而限定了它们的工业运用。比较之下，LPBF制造的高强度2xxx、5xxx、6xxx和7xxx系列铝合金在LPBF工艺的快速凝固过程中随意马虎产生热裂纹，导致不适宜LPBF制造。因此，开拓用于LPBF工艺的可加工无裂纹高强铝合金在近年来引起了广泛关注。
高强铝合金的性能不完美特点
对付LPBF工艺制造的高强度铝合金，有研究职员宣布了Al-Cu-Mg-Si合金，其抗拉强度为455 MPa。此外，另一项关于Zr改性高强度Al-Cu-Mg合金的事情显示出LPBF制造后实现了无裂纹的微不雅观构造，抗拉强度达到了424MPa。只管这些LPBF工艺制造的无裂纹铝合金确实表现出良好的机器性能，但其加工硬化行为并不令人满意。
比较之下，新近研究的高强度Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金抗拉强度达到了560MPa，并具有分外的加工硬化行为。通过在300°C下进行5小时的大略后热处理即可实现高强度。这种热处理导致基体中Mn过饱和并形成纳米AlSc颗粒，从而有助于固溶强化、晶粒细化强化和沉淀强化。
倍丰智能3D打印的高强铝合金零件（非大层厚打印）
倍丰智能3D打印的高强铝合金零件（非大层厚打印）
然而，由于Sc元素较为昂贵，3D打印所采取的30μm的小层厚度使成形效率较低，终极导致LPBF工艺制造的高强度Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金的本钱很高。此外，粉末颗粒的本钱取决于尺寸，在增材制造运用中，细颗粒比粗颗粒贵得多，高本钱阻碍了LPBF工艺制造高强铝合金的运用。
粗粉+大层厚实现高效率、低本钱制造
3D打印技能参考把稳到，为了实现含Sc高强铝合金大层厚高效率制造，降落LPBF制备高强铝合金的本钱，苏州倍丰智能科技有限公司董事长吴鑫华院士团队与北京工业大学、汕头大学、澳大利亚伊迪斯·科文大学、澳大利亚Monash大学、东南大学等单位互助开展针对含Sc高强铝合金大层厚高效率激光粉末床熔融的研究，实现了高强铝合金大层厚粗粉末粒径高效率3D打印的打破。
干系研究成果以“Strong and ductile Al–Mn–Sc alloy achieved in fabrication-rate enhanced laser powder bed fusion”为题揭橥于2023年8月29日的《Virtual and Physical Prototyping》上（中科院1区，Top，影响因子10.6）期刊揭橥，引起了业内的广泛关注。据查，北京工业大学的张昊（博士研究生）为论文的第一作者，澳大利亚伊迪斯·科文大学张来昌教授与汕头大学工学院机器工程系的曹晟副教授为论文的通讯作者，吴鑫华院士为论文的共同作者。
https://doi.org/10.1080/17452759.2023.2250769
在制备大层厚过程中，大多数机器会存在难成型，成型质量差问题。该事情利用苏州倍丰智能科技有限公司产激光粉末床设备Ampro SP260，在利用低本钱粗粉的条件下，能够高效率制备出大层厚的高强Al-Mn-Sc合金。在120μm层厚的情形下，实现了>99.2%的相对密度。此外，在后续热处理后试样中，屈从强度30μm层厚为502MPa，120μm层厚为472MPa。120μm层厚的样品仍旧表现出较高的拉伸屈从强度和约10%的延伸率。这项研究成功地证明了在LPBF 工艺中采取大层厚高效率制造高强Al-Mn-Sc合金的可行性，而用低本钱粗粉以大层厚高效率打印高强Al-Mn-Sc合金航天航空构造件的办理方案，不但增加了高强Al-Mn-Sc合金在航空航天的运用的前景，更加强了3D打印同行的本钱和技能的竞争力。
苏州倍丰智能科技有限公司生产的激光粉末床 Ampro SP260设备
激光粉末床制备样品中的毛病三维可视化（a 和 c）和垂直投影不雅观察（b 和 d），显示了 30 μm（a-b）和 120 μm（c-d）样品的 μ-CT 图像重修的孔隙形态和分布。
(a) 不同层厚的热处理后 Al-Mn-Sc 合金的工程应力-应变曲线，以及试样的拉伸断裂面：(b)-(c) 30 μm和 (d)-(e) 120 μm。
(a) Al-Mn-Sc合金与其他激光粉末床制备的铝合金打印速率；（b）Al-Mn-Sc与其他激光粉末床制成的铝合金的屈从强度。
紧张结论
这项事情得到了不同层厚（30 μm、60 μm、90 μm 和 120 μm）条件下激光粉末床制备 Al-Mn-Sc 合金的加工工艺窗口，并研究了热处理试样的微不雅观组织和机器性能。论文得出以下结论：
(1) 在所有层厚条件下试样均达到了较高的相对致密度。层厚为120μm试样的相对密度为99.2%。
(2) 经LPBF打印和后热处理的Al-Mn-Sc合金具有范例的双峰等轴晶柱状晶显微组织。等轴晶粒和柱状晶粒的尺寸随层厚的增加而略有增大，这归因于大层厚时冷却速率的降落。
(3) 这项研究供应了一种大层厚高效率LPBF制造的方法，在120μm层厚的条件下制备出强度高（屈从强度为472MPa）、延展性好（断后延伸率为9.8%）的 Al-Mn-Sc合金。
论文紧张作者简介
吴鑫华，曾任蒙纳士大学副校长、现为苏州大学金属材料与智能制造研究院院长、讲席教授、博士生导师，澳大利亚技能科学与工程院院士，苏州倍丰智能科技有限公司董事长，是天下公认的3D打印技能首创者之一。在3D打印的设计、材料、工艺和性能优化领域做出了精彩贡献，实现了金属3D打印从科学原创性观点到运用上可行的生产制造。从事航空材料和3D打印研究30余年致力于金属3D打印根本研究和运用推广，创立了3D打印材料和工艺的系统性研究方法，开拓了天下首个3D打印专用高强铝合金和超高强钛合金；承担国际重大科研项目60余项，和天下20多家国际著名航空企业（包括英国罗尔斯－罗伊斯，空客，庞巴迪，赛峰（法国和中国），中国商飞，中国航发，中国重燃和中广核）有过长期的计策互助，办理航空、燃机、核电领域的高端制造难题。首创海内民航金属3D打印钛合金零件适航认证和装机运用先河；为中国重燃“两机重大专项”项目办理燃烧室喷嘴、透平叶片等关键部件3D打印难题；实现海内核电领域3D打印技能首次成果认定并示范运用。出版5部著作，揭橥210余篇SCI 期刊论文，他引11081次，H指数58，授权25项国际和6项海内专利。
张来昌，澳大利亚埃迪斯科文大学终生教授。张来昌教授长期从事新型材料的制备、构造和性能，尤其是新型钛合金的制备工艺和性能的研究，紧张包括：亚稳态合金的制备和性能；多尺度材料的合成与性能；3D打印技能在新材料中的运用；新型功能材料。已主持和参加澳大利亚研究理事会项目等研究项目20余项。迄今为止，他已经出版英文专著2本、书本章节19章，揭橥在Advanced Materials（《前辈材料》，影响因子21.95）、Advanced Functional Materials（《前辈功能材料》，影响因子13.32）、Acta Materialia（《材料学报》，影响因子6.036）、Scripta Materialia （《材料快报》，影响因子4.163）等国际著名学术期刊揭橥SCI论文200余篇，约15篇学术文章被评为ESI“热点文章”及ESI“高被引用文章”。部分研究成果已经在澳大利亚国家电视台（ABC）新闻频道直播采访、我国中心电视台（CCTV-4）和新华社等有名媒体宣布。
曹晟，汕头大学工学院机器工程系副教授，紧张研究领域为：金属材料增材制造技能。本科毕业于中南大学，博士毕业于澳大利亚Monash大学，先后在澳大利Monash大学与英国曼彻斯特大学从事博士后研究。2021年以卓越人才操持-精良人才入职汕头大学。主持项目包括国家自然科学基金(青年科学基金项目)、广东省科技创新计策专项与广东省普通高校特色创新项目（自然科学）等课题。目前在Corrosion Science、Scripta Materialia、Journal of Materials Science & Technology等国内外期刊揭橥论文四十余篇，Google Scholar 引用1200余次，h-index 16, 授权专利6项。
技能支持—苏州倍丰智能科技有限公司
苏州倍丰智能科技有限公司，由钛合金和增材制造专家——吴鑫华院士一手创立，是一家专业从事工业级金属3D打印设备、打印材料工艺研发和发卖的高新技能企业，同时为客户供应3D打印百口当链技能咨询和助力科研做事。目前，苏州倍丰金属3D打印设备覆盖SP100-1200mm全幅面，实现自主生产从设计到软件完备自主产权的共6个尺寸大小的打印主机；配置全流程惰性气氛保护且密封适宜国际适航哀求的3D打印金属粉末前、后处理系统。同时公司开放拥有独特的复合增材制造装备、激光焊机、其他焊机、干系产品的智能制造装备，科研做事及耗材干系技能的咨询等做事项目。
