激光粉末床熔融制备铝合金的研究进展

摘要

铝合金因其低密度、高比强度以及优异的耐腐蚀性等综合性能，已成为航空航天、新能源汽车及高端装备制造等领域不可或缺的轻质结构材料.激光粉末床熔融（Laser powder bed fusion, LPBF）作为激光增材制造的核心技术之一，为复杂结构铝合金构件的一体化成形提供了革命性的途径，是当前增材制造研究与应用的重要方向.本文系统梳理了LPBF技术制备铝合金的研究进展，概述了LPBF技术的基本原理、相较于传统制造工艺的独特优势以及现阶段面临的主要挑战.此外，全面综述了国内外在LPBF铝合金领域的研究概况，包括基础理论研究、工艺开发、材料创新及性能表征等方面的主要成果和动态，重点聚焦于Al–Cu(2xxx)、Al–Si(4xxx)、Al–Mg(5xxx)、Al–Zn–Mg–Cu(7xxx)等典型体系.针对各体系在LPBF成形中的关键问题，尤其是Al–Cu与Al–Zn–Mg–Cu系的高热裂纹敏感性、Al–Si系的强塑性失衡以及Al–Mg系的强韧化需求，本文深入阐述了其热裂纹形成机理，并系统梳理了通过优化合金成分设计与工艺调控以抑制缺陷、优化组织的现有策略.在此基础上，进一步分析了后热处理对调控析出相、改善综合性能的关键作用.最后，系统分析了当前LPBF铝合金技术存在的核心问题，总结指出未来研究应转向“设计用于增材制造”的专用铝合金开发，通过成分–工艺–组织协同设计，实现低裂纹敏感性、高强韧性的综合目标，为推动LPBF铝合金的工程应用提供理论依据.

关键词

增材制造 / 激光粉末床熔融 / 铝合金 / 微观组织 / 力学性能

基金资助

江西省自然科学基金面上资助项目（20232BAB204037）