新突破：国内研发出超600MPa超高强3D打印铝合金

在航空航天等领域，利用金属3D打印技术实现快速研发测试验证进而缩短研发周期、成形复杂结构制造解锁设计潜力、多零件集成一体化制造提高性能等突出优势，已经取得一系列里程碑式进展。如近期大放异彩的，由我国民营火箭公司星河动力北京空间科技有限公司研制的：50吨级“苍穹”液氧/煤油发动机，就大量采用了金属3D打印技术制造的零件。

航空航天以其要求的高可靠性、高性能以及轻量化，对材料提出了极高的要求，目前航空航天金属3D打印主流应用的是：钛合金、高温合金和铝合金三大材料体系。在钛合金领域，TC4、TA15等材料得到批量应用；在高温合金领域，GH4169、GH3625等材料得到批量应用，并且如GH3536、GH5188、GH4099等新材料也进入测试应用阶段；反之，在铝合金领域，虽然有少数零件可用AlSi10Mg来打印应用，但应用所要求的高强度铝合金一直缺乏实际案例。可以说，业界也迫切需要轻量化的高强度铝合金能够发挥作用。

航空发动机的主要材料组成

近几年，国内国际不少企业均推出了高强铝3D打印材料，成分体系各有不同。如空客推出的Scamalloy，可实现抗拉强度520MPa的性能；HRL实验室推出了纳米强化的7075，据称极限抗拉强度超过600MPa；苏州倍丰推出了Al250C，可实现抗拉强度570MPa的性能；上海交通大学王浩伟教授研制出的高性能陶铝复合材料粉末，可实现最大抗拉强度超过540MPa；中车研究院推出了专用高强铝粉末材料，抗拉强度稳定超过560MPa；长沙新材料院推出了AlMgScZr，室温拉伸强度535MPa。此外，也还有部分其他粉末厂家也宣称能够提供高强铝粉末产品，并推向市场。可以看出，500MPa的高强铝粉末研制已经突破瓶颈，但对于更高性能的高强铝材料却鲜有报导。

近日，3D打印技术参考获悉国内领先的铝合金3D打印材料制造商--江西宝航新材料有限公司，已经成功研制了超高强度铝合金HS5601。这是一种适用于SLM工艺的超高强度铝合金粉末材料，其抗拉强度达到620Mpa，断裂延伸率8%。该材料同样为AlMg合金体系，相较于AlMgScZr而言，其具有更高的强度，有望应用于航空航天及国防军工领域对高性能材料的特别需要。下表是该材料与AlSi10Mg以及500MPa铝的性能对比：

第三方检测数据显示，打印态的零件抗拉强度通常在460-470MPa，经热处理后，强度稳定达到630MPa以上。

据进一步了解，HS5601超高强度铝合金粉末有望能够帮助解决航空航天等尖端应用部门对轻质高强材料的特别需要。目前，宝航新材料已经能够批量该材料，并已于2022年2月份面向客户提供粉末样品，并可提供工艺参数方面的指导。而且，公司有计划研制更高强度如800MPa的铝合金3D打印材料！

在金属3D打印材料国产化的浪潮下，正不断有新的3D打印材料和优质供应商涌现，在此也希望国内的应用部门加强和3D打印设备、3D打印材料等企业的合作，共同助力我国制造业的转型升级！