国产高性能3D打印铝合金获突破，工艺窗口良好，高温力学性能稳定

新闻热点阅读 89 2024-12-10 18:59:00

耐高温铝合金作为高性能铝合金的一个特殊品类，在主流铝合金材料市场上并不多见。其满足的是一类特殊的服役场合，如要求在150℃-300℃的工况条件下能够长期稳定使用，而常规铝合金在这一温度下会明显软化而失效。在航空航天等一些尖端应用场景，不只有耐热的需求还有减重的需要，如能开发出适于3D打印的耐热铝合金，则既可以实现高温应用，也能实现更加轻量化和更加优化的结构设计，从而达到耐温、减重、优异力学性能与结构优化的完美结合。

宝航新材料作为中国领先的铝合金3D打印材料制造商，经两年努力，于2022年年中向市场推出一款新型耐温铝合金——HT4251，其能够在250℃的高温下，抗拉强度稳定在264.5MPa、屈服强度稳定在198.5MPa，延伸率稳定在15%，表现出了优异的耐温性能。

自主测试的SLM制造HT4251的性能

HT4251第三方检测机构数据报告

传统的耐高温铝合金主要基于AlFe、AlCr或AlCu合金来做成分开发，利用Fe、Cr或Cu元素形成大量弥散分布且具有热稳定性的析出相。宝航技术研发团队则另辟蹊径，通过在AlSi合金体系中添加少量微量元素，在保证良好SLM打印工艺窗口的同时，成功实现了优异的高温力学性能。通过对公开资料的对比可以发现，该材料与中南大学开发的AlNi合金以及美国橡树岭国家实验室开发的AlCeMn合金性能相当，下表是其性能的比较：

数据参考：https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114034

值得注意的是，该材料在室温状态下，也表现出了抗拉强度552MPa、屈服强度303MPa的超高力学性能。其被命名为HT4251，HT代表High Temperature，即耐高温, 4表示4系铝合金，25表示在250℃下抗拉强度超过250MPa的优异力学性能，1表示开发的第一代250MPa耐温铝合金。该材料目前已完成三轮粉末制备及打印评测，经验证，其具有良好的打印工艺窗口，打印工艺稳定；高温力学性能稳定，已经完成较大尺寸零件打印验证。

采用HT4251新材料打印的零件

耐高温铝合金具有密度小、高温高比强度、抗蠕变、抗氧化等优点，广泛应用于船舶、兵器、航空、航天、汽车等领域。3D打印的耐高温铝合金则可以依赖复杂结构的制造优势以及铝材料质轻的特点进一步实现突破。

当前，适用于3D打印的高性能耐高温铝合金的种类依然品类极少，HT4251的问世将增加高端应用行业对这种材料的选择。关于该材料的测试样品申请，查看微信公众号原文中的联系方式。