科技日報記者 劉霞
美國麻省理工學(xué)院研究團隊結(jié)合模擬計算與機器學(xué)習(xí)，研制出一種新型3D打印鋁合金，不僅耐高溫，強度更是傳統(tǒng)鑄造鋁合金的5倍，且比未經(jīng)機器學(xué)習(xí)輔助設(shè)計的合金強度高出50%。相關(guān)研究成果發(fā)表于新一期《先進材料》雜志。
這種新合金由鋁與其他元素復(fù)合而成。研究團隊利用模擬計算與機器學(xué)習(xí)，大幅縮小了候選材料的篩選范圍，高效鎖定了目標(biāo)成分。傳統(tǒng)方法需模擬上百萬種材料組合，而借助機器學(xué)習(xí)，研究團隊僅評估了40種成分，就精準(zhǔn)找到了兼具高強度與良好打印性能的鋁合金配方。
實際打印測試結(jié)果與預(yù)測高度吻合：新合金的強度為目前通過傳統(tǒng)鑄造法制備的最強鋁合金的5倍，且比未經(jīng)機器學(xué)習(xí)輔助設(shè)計的合金強度高出50%。其微觀結(jié)構(gòu)中分布著更多細(xì)小沉淀物，即便在400℃的極端高溫下仍能保持穩(wěn)定。
研究團隊展望，這種3D打印鋁合金有望用于制造噴氣發(fā)動機風(fēng)扇葉片等部件，制造出更輕、更強、更耐高溫的產(chǎn)品。目前風(fēng)扇葉片多采用鈦合金或先進復(fù)合材料，而鈦比鋁重50%以上，成本更是鋁的10倍之多。
團隊強調(diào)，若能以更輕、更強的材料制造風(fēng)扇葉片，將為交通運輸領(lǐng)域大幅降低能耗。此外，得益于3D打印技術(shù)在復(fù)雜造型、材料節(jié)約與設(shè)計自由方面的優(yōu)勢，該合金還可應(yīng)用于高端真空泵、汽車?yán)鋮s系統(tǒng)及數(shù)據(jù)中心散熱設(shè)備等場景。
