俄羅斯研發(fā)高強度鋁復合材料，可用于3D打印輕型且耐用的汽車外殼

俄羅斯國立科技大學（NUST MISIS）的材料科學家展示了一項新技術，可利用新原料制造鋁基復合材料，此種原料是一種非常有前景的復合粉末，可用于3D打印飛機和汽車中使用的輕型、耐用外殼。與類似的原料相比，新方法讓3D打印制成的復合材料的性能均勻度和硬度提高了40%。

（圖片來源：俄羅斯國立科技大學）

鋁基復合材料是具有獨特優(yōu)勢的先進材料，其優(yōu)勢包括重量輕、強度高、熱膨脹系數(shù)低以及優(yōu)異的耐磨性，可用于汽車、航空航天和國防業(yè)。

此種材料之所有具有以上的性能源于其化學成分以及一種特殊的生產(chǎn)方法——利用選擇性激光熔化（SLM）技術進行3D打印。結(jié)果，該款復合材料由被陶瓷添加劑硬化的球狀鋁顆粒或涂上一層氧化鋁的球狀鋁顆粒構(gòu)成。

氧化鋁是改善鋁復合材料機械性能的最優(yōu)增強型（硬化）添加劑之一，特別是該研究的作者在實驗中證明，與不添加劑的鋁相比，氧化鋁可以將3D打印的復合材料的強度提高40%。因此，在高溫下，氧化鋁能夠讓該復合材料粉末具有更好的耐熱性能。與常見的陶瓷添加劑相比，氧化鋁還增加了粉末成分的穩(wěn)定性，使得該材料特別適用于飛機制造。

俄羅斯國立科技大學的科學家研發(fā)了一種利用水熱法讓鋁氧化的新方法，以在鋁顆粒表面形成一定厚度的增強型（硬化）氧化膜。換句話說，在每個純鋁球狀顆粒表面，都形成了一個“包裝”，即具有一定厚度的氧化鋁層。就特性而言，此種鋁復合材料特別適用于先進的增材制造（SLM技術）。

該項目負責人、國立科技大學教授Alexander Gromov表示：“該技術基于所謂的原位法，即在每個顆粒內(nèi)部打造一個復合結(jié)構(gòu)。原來的鋁粉末（純度為99.85%）被放入高壓釜中30分鐘，利用水熱法，部分被氧化，結(jié)果，在鋁粉末顆粒表面形成了氧化鋁含量為10%至20%的氧化層。最后，該粉末在150至600攝氏度模式下被加熱�！�

該方法的主要優(yōu)點是所獲得的粉末顆粒活性高，整體性能均勻，這也是用其他方法制備鋁基復合材料所無法達到的，特別是在熔融后的鋁中加入陶瓷填料的方法。目前，該團隊已經(jīng)在增材制造法條件下測試所得到的復合材料。