2026年3月27日，伦敦大学学院（UCL）研究人员与伦敦布鲁内尔大学的团队合作，成功开发出一种专门用于定向能量沉积（DED）增材制造的定制铝合金，为高性能金属3D打印部件开辟新路径。△相关成果已发表于《International Journal of Extreme Manufacturing》期刊，研究题目为“高性能铝合金定向能量沉积增材制造过程中的力学和原位热相关行为”（传送门）
伦敦大学学院Peter D. Lee教授、Chu Lun Alex Leung教授以及Da Guo博士表示，这一研究展示了专门设计金属材料在先进增材制造中的潜力，为航空航天、汽车及高性能工程部件的3D打印提供了新的材料基础。
新型铝合金研究背景
定向能量沉积（DED）增材制造技术能够实现高性能工程部件的制造与修复，在生物医学、能源等领域具有重要应用前景。然而，这项技术目前适用的合金种类有限，制约了机械性能的进一步提升。目前，3D打印金属部件中广泛使用的铝合金大多源于传统铸造工艺，这类材料在慢速冷却条件下性能优良，但在DED工艺中易出现微裂纹和结构缺陷。研究团队指出，高质量的打印部件应从材料本身出发进行优化，而不仅仅依赖打印工艺。
为应对这一挑战，研究团队开发了一种由铝、镍、铈、锰和铁组成的“过共晶”铝合金。该材料设计旨在实现超细晶粒结构，凝固后晶粒尺寸小于5微米，每个晶粒内部包含小于200纳米的超细共晶晶格。更重要的是，它的凝固温度范围仅为2.8°C，实现几乎瞬时的液态到固态转变，有效抑制高强度金属常见的收缩裂纹。
新型铝合金开启高性能增材制造新路径
在与主流AlSi10Mg合金的对比测试中，新型合金打印部件展现出显著性能优势：屈服强度提升70%，极限抗拉强度提高50%，而残余应力低于32兆帕，相较整体强度几乎可忽略不计，有效解决了DED成型过程中的开裂难题。研究团队还引入“多模态”实时监测方法，结合同步辐射X射线与红外成像技术，首次在DED过程中实现了对温度场、晶相演变及应力积累的同步追踪，为高性能铝合金的材料设计与工艺优化提供了直接数据支撑。
这项研究不仅展示了从材料本源出发突破DED工艺瓶颈的可行性，也为航空航天、汽车等领域高性能金属部件的增材制造与修复开辟了新的材料体系。随着这类“为增材而生”的专用合金不断涌现，金属3D打印在高端制造中的工程化应用有望进一步提速。
来源：南极熊
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