据名古屋大学研究团队介绍，铝作为轻质高强材料在高温环境下会出现强度衰减问题，这限制了其在发动机、涡轮机等高温工况部件中的应用。该校研究人员近日开发出一种金属3D打印新方法，成功制备出兼具高强度与耐热性的新型铝合金系列。该系列合金全部采用低成本、储量丰富的元素，且具备良好可回收性，其中一款变体材料在300°C高温下仍能保持强度与韧性。相关研究成果已发表于《自然·通讯》。

突破传统冶金限制
研究负责人、名古屋大学工学研究科教授高田尚纪指出："铁元素通常被冶金学家视为铝材的禁忌添加物，因其会导致金属脆化并降低耐腐蚀性。但激光粉末床熔融这种代表性金属3D打印技术，其极端冷却速率能使熔融金属在数秒内凝固，这改变了传统冶金规则——快速冷却可将铁等元素锁定在常规制造条件下无法形成的亚稳态结构中。通过精心筛选添加元素，我们创造出兼具耐热性与高强度的新型合金。"

系统性材料设计方法
研究团队建立了一套系统性预测方法，可判断哪些元素能强化铝基体，哪些能形成保护性微纳结构。他们通过添加铜、锰、钛等元素制备新型合金验证预测，并利用电子显微镜确认了结果。性能最优的铝-铁-锰-钛（Al-Fe-Mn-Ti）四元合金在高温强度与室温韧性方面均超越现有所有3D打印铝材料。

高田教授补充道："我们的方法基于3D打印快速凝固过程中元素行为的既定科学原理，可推广至其他金属体系。与传统高强度铝合金在制造中易开裂变形相比，这些新型合金的3D打印加工性能也更为优异。"

广阔应用前景
新材料有望推动轻量化铝制部件在压缩机转子、涡轮组件等高温工作环境的应用。轻量化交通工具将降低燃料消耗与排放。航空航天领域同样能从中受益——航空发动机急需此类轻质耐热材料。此外，这项研究为面向3D打印的新型金属材料设计提供了方法论框架，有望加速多个产业的技术发展进程。