3D打印高强耐热铝合金，香港城大宏桥轻金属研究院吕坚院士等Nature Communications

2026年4月17日，南极熊注意到，由香港城市大学宏桥轻金属研究院吕坚院士领衔，联合北京科技大学毛新平院士、南方科技大学朱强讲席教授及江西宝航新材料公司等顶尖团队，在先进铝合金的设计与制造上取得了重大突破。

该研究团队采用激光粉末床熔融（PBF-LB）3D打印技术，成功制备出低成本、低密度的Al-7.44Si-2.34Fe-1.79Mn-1.12Ni合金材料，这一成果标志着高温铝合金增材制造迈上了新的台阶。

该合金材料未添加贵金属或稀土元素，而是利用铝合金中常见杂质元素（Si、Fe、Mn、Ni）在快速凝固下的非平衡偏析，通过在凝固胞界处嵌入耐热多组元金属间化合物纳米相（HMINPs），实现了体积分数高达14%的HMINPs在胞界均匀嵌入分布的热稳定胞状组织。该铝合金在无需任何后处理的情况下，室温下抗拉强度达582 MPa，在300°C与400°C高温下的强度分别为263 MPa与114 MPa，且在400°C下展现出优异的抗高温蠕变性能，表明其具备在高温极端工况下长时间服役的能力。

△3D打印耐热铝合金的合金设计策略与打印态组织表征

△3D打印耐热铝合金的力学性能

更值得一提的是，部分HMINPs会在高温变形过程中发生固相非晶化转变，最终在非晶基体中均匀分布着超纳尺度（尺寸小于5 nm）的L1₂有序γ’-(Ni,Fe)₃Al析出相，即“非晶+纳米颗粒”的纳米双相结构。这种首次在块体铝合金中揭示的固态非晶化增韧机制，能够在高温变形过程中提供额外的能量耗散路径，从而有效阻止裂纹扩展，有助于材料在高温下维持优异的力学性能。

△3D打印耐热铝合金的高温变形组织

这一创新成果以题为“Strong yet ductile heat-resistant aluminum alloy by additive manufacturing”发表在Nature子刊《Nature Communications》上，引起了学术界与工业界的广泛关注。文章的通讯作者为香港城市大学吕坚院士与南方科技大学朱强教授，第一作者为香港城市大学博士后李干与北京科技大学讲师黄禹赫。

△3D打印耐热铝合金在高温下的TEM原位拉伸分析

通讯作者简介

吕坚，法国国家技术科学院院士，美国国家发明家科学院（NAI）院士，香港工程院院士，香港发明创新总会会长，香港城市大学机械工程讲席教授，先进结构材料研究中心主任。香港材料研究会（HK-MRS）理事长，香港力学学会前理事长，广东省大湾区激光与增材制造产业技术创新联盟副理事长，世界新能源汽车大会科技委员会委员。研究涉及先进纳米材料制备与力学性能，3D/4D打印，结构与功能材料预应力工程。在Nature（封面文章），Science, Nature Materials, Nature Chemistry， Nature Water，Nature Communications, Science Advances, PNAS, Advanced Materials, Materials Today, PR， JACS等杂志上发表论文650余篇，引用5万6千余次，H Index=108，2025年“科睿唯安“全球高被引科学家, 91项欧、美（53项）、中发明专利获授权。北京科技大学，东北大学，西安交大等大学名誉教授, 上海交大，西北工业大学，西南交通大学顾问教授。2006年与2017年分别获法国总统任命获国家荣誉骑士勋章及国家荣誉军团骑士勋章，2013年和2018年分别在中国力学大会与中国材料大会上做大会报告。2018年获中国工程院光华工程科技奖。

朱强，南方科技大学机械与能源工程系讲席教授。1994年毕业于德国爱尔兰根-纽伦堡大学材料科学专业，获工学博士学位；曾任北京有色金属研究总院副总工程师、首席专家、学术和学位委员会委员、国家有色金属复合材料工程技术研究中心副主任、北京市金属先进成形技术中心首创主任，科技部十二五《高品质特殊钢和高温合金》总体专家组专家。现为英国材料、矿业与矿物学会会士，第十五届国际半固态技术委员会主席，中铸协半固态技术工作委员会主任委员。先后参与或主持法国科学中心中法合作项目、德国国家自然基金项目、英国国家自然基金重点项目、英中国际合作项目以及康明斯全球涡轮增压器关键部件压叶轮和涡轮的寿命改进项目。近5年先后承担国家科技支撑、外国资深学者项目，国际合作、重点研发计划以及省市等纵向科研项目和企业合作横向项目。曾获国际合金及复合材料半固态加工技术杰出贡献奖、北美国际半固态/挤压铸造大奖、两次康明斯技术创新奖、深圳市科技进步一等奖、中国有色金属工业科学技术奖一等奖。受邀多次在国际著名学术会议上作特邀报告，发表论文200余篇，编辑出版专著2本，国际发明专利1项及中国专利50项。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41467-026-71926-7.