飛機、火箭要變天！MIT開發出史上最硬3D打印鋁合金

麻省理工學院（MIT）工程師剛剛突破金屬3D打印的極限：他們開發出一種可3D打印的新型鋁合金，強度達到傳統航空級鋁合金的5倍以上，同時保持輕質、耐熱和高韌性。這項發表于《Advanced Materials》的研究，不僅解決了長期以來“高強度”與“可打印性”不可兼得的難題，還為航空航天、電動汽車和國防工業帶來革命性材料選項。

傳統鋁合金（如7075或6061）雖輕便，但強度有限；而超高強度合金（如某些鈦合金或鎳基超合金）又難以3D打印，且成本高昂。更棘手的是，多數高強度鋁合金在激光3D打印過程中極易產生微裂紋和孔隙——因為快速熔融-冷卻會導致內部應力集中和晶粒粗化。

MIT團隊的突破在于納米級“智能添加劑”。他們在標準鋁粉中混入微量（僅0.5%重量比）的碳化鈦（TiC）。這些納米顆粒在打印過程中扮演三重角色：

1. 成核劑：促使鋁熔池在凝固時形成超細等軸晶（晶粒尺寸縮小90%），大幅提升強度；
2. 抗裂屏障：抑制熱裂紋擴展；
3. 熱穩定性增強體：提升材料在高溫下的結構完整性。

結果令人震撼：打印出的樣品屈服強度超過 600 兆帕（MPa），而傳統7075-T6鋁合金僅為約120 MPa；即使與鍛造鋼相比，其比強度（強度/密度）也毫不遜色。更難得的是，這種材料無需后續熱處理，打印即用，且可重復打印而不性能衰減。

研究團隊已成功打印出復雜幾何結構的部件，包括仿生點陣結構、薄壁渦輪葉片和輕量化支架。在模擬測試中，這些部件在極端載荷下表現出優異的抗變形和抗疲勞能力。

“我們不是在發明新金屬，而是在重新設計金屬如何被制造，”項目負責人Zachary Cordero教授說，“這就像給鋁裝上了‘納米骨架’。”

目前，該技術已與多家航空航天企業展開合作評估。若實現量產，未來飛機機身、火箭燃料艙、電動車底盤甚至防彈裝甲都可能變得更輕、更強、更安全。

當3D打印遇上“超級鋁”，制造業的邊界正在被重新定義——這一次，輕盈與堅固終于不再對立。

參考資料：DOI: 10.1002/adma.202509507