傳統(tǒng)LPBF工藝制造的鋁合金普遍呈現(xiàn)單一柱狀晶結(jié)構(gòu)，在循環(huán)載荷下易因位錯(cuò)堆積引發(fā)早期失效。北京科技大學(xué)曲選輝教授研究團(tuán)隊(duì)（博士生孫金娥（第一作者），張百成教授（通訊作者），北京科技大學(xué)為第一通訊單位）與新加坡南洋理工大學(xué)Upadrasta Ramamurty教授，美國加州大學(xué)Punit Kumar教授（通訊作者）合作，突破性提出"動(dòng)態(tài)熱場調(diào)控"策略，通過精準(zhǔn)調(diào)控激光掃描速度（450-1450 mm/s）與基板溫度（25-200℃），在國際上首次實(shí)現(xiàn)同一合金體系內(nèi)柱狀晶、等軸晶及"柱狀-等軸雙晶形"三種微觀結(jié)構(gòu)的可控制備，將增材制造從"結(jié)構(gòu)成形"推進(jìn)到"性能定制"的新維度。

(1) 工藝調(diào)控與多晶形態(tài)晶粒設(shè)計(jì)

研究團(tuán)隊(duì)通過調(diào)整LPBF工藝參數(shù)（如掃描速度、基板溫度），成功制備了具有柱狀晶、等軸晶及雙晶形（雙峰）微觀結(jié)構(gòu)的Al-Mn-Mg-Sc-Zr合金。其中，雙晶結(jié)構(gòu)通過柱狀晶與等軸晶的協(xié)同分布，實(shí)現(xiàn)了230 MPa的疲勞強(qiáng)度（10⁷次循環(huán)），較傳統(tǒng)LPBF鋁合金提升30%以上，創(chuàng)下該領(lǐng)域目前報(bào)道的最高值。

(2) 雙晶結(jié)構(gòu)的協(xié)同變形機(jī)制

(3）等軸晶的局限性及優(yōu)化方向

該成果相較于傳統(tǒng)工藝：

1.疲勞壽命提升2個(gè)數(shù)量級(jí)，可滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等關(guān)鍵件10⁷次循環(huán)要求  

2.制造成本降低30%（省去后續(xù)熱處理工序）  

3.材料利用率達(dá)98%，契合航空航天輕量化與可持續(xù)發(fā)展需求 

工業(yè)應(yīng)用前景：

該成果不僅為航空航天領(lǐng)域的高可靠性部件（如發(fā)動(dòng)機(jī)支架、艙體結(jié)構(gòu)）提供了材料設(shè)計(jì)范式，還可推廣至新能源汽車、軌道交通等需兼顧輕量化與耐久性的場景。此外，團(tuán)隊(duì)提出的工藝參數(shù)優(yōu)化方案（如掃描策略調(diào)整）與現(xiàn)有工業(yè)設(shè)備兼容，具備快速產(chǎn)業(yè)化潛力。

此項(xiàng)研究標(biāo)志著金屬增材制造從“成形控制”邁向“性能定制”的新階段，為高性能鋁合金的疲勞性能優(yōu)化開辟了創(chuàng)新路徑。相關(guān)成果已引起國際同行高度關(guān)注。

國家重大人才工程入選者，現(xiàn)任先進(jìn)粉末冶金材料與技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)第八屆學(xué)科評(píng)議組成員，教育部高等學(xué)校材料類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員。曾留學(xué)加拿大UBC（1986-1988年），曾任材料科學(xué)與工程學(xué)院院長（2004-2014年）、新材料技術(shù)研究院院長（2008-2020年）。主要學(xué)術(shù)兼職：中國新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副理事長，中國金屬學(xué)會(huì)常務(wù)理事兼粉末冶金分會(huì)主任委員，《粉末冶金技術(shù)》主編，《粉末冶金工業(yè)》副主編， Powder Metall , Acta Metall Sinica, Rare Metals, Metals 等10余雜志編委。2023年當(dāng)選國際先進(jìn)材料學(xué)會(huì)會(huì)士（IAAM Fellow)。

張百成 北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院 教授 博士生導(dǎo)師