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       美國修斯研究實驗室（HRL）開發(fā)出高強鋁合金（包括Al7075和Al6061）增材制造技術(shù)，為其它工程結(jié)構(gòu)用合金材料，尤其是高強鋼、鎳基高溫合金等高強合金的增材制造奠定重要基礎(chǔ)。

       金屬的增材制造通常采用合金粉末，通過激光或其它直接熱源加熱以熔化和凝固粉末層。但目前絕大多數(shù)金屬材料無法通過3D打印制造。如果直接采用Al7075或AL6061等高強不可焊接鋁合金，所得到的零件會產(chǎn)生嚴重的熱裂紋。為此，研究團隊的第一目標是弄清楚如何完全消除熱裂紋，研究人員嘗試控制微觀結(jié)構(gòu)，并重點研究了材料的凝固方式。

       HRL基于成核理論，利用納米顆粒功能化技術(shù)解決了這個問題。將特別選擇的鋯基納米顆粒添加到高強度不可焊合金粉末中，實現(xiàn)合金粉末的納米顆粒功能化，然后將其加入增材制造設(shè)備中，利用激光逐層熔化以構(gòu)建三維物體。在熔融和凝固過程中，納米顆粒成為所需合金顯微組織的成核點，可防止熱裂紋，并使制造的零件保持高合金強度。

       由于增材制造中的熔化和凝固類似于焊接，HRL開發(fā)的納米顆粒功能化技術(shù)也可用于解決不可焊接合金的焊接問題。這種技術(shù)還能夠采用低成本材料，如常規(guī)的合金粉末和納米顆粒，納米顆粒均勻分布在金屬粉末顆粒表面。

       此外，在研究過程中，為找到正確的納米顆粒，HRL研究團隊借助美國CitrineInformatics數(shù)據(jù)分析平臺，通過信息量巨大的公共材料學數(shù)據(jù)庫來幫助找到具有所需特性的粒子。該技術(shù)由HRL的傳感器與材料實驗室的HunterMartin和 Brennan Yahata共同開發(fā)，高強鋁合金增材制造相關(guān)論文已發(fā)表在2017年9月21日的《自然》雜志。