驱动增材制造铝合金高温性能的内在吸引力

开发具有高温强度的增材制造（AM）铝合金仍是一项艰巨的科学挑战，主要原因是强化析出相在200°C以上容易长大。传统的耐热合金设计策略旨在通过引入低扩散性合金元素来抑制析出相粗化。然而，这些方法对热驱动的缺陷迁移，尤其是空位扩散和位错爬移，效果有限，而这些是高温软化的主要驱动力。因此，大多数AM铝合金在该关键温度范围内强度迅速下降。通过对内在原子-缺陷/原子吸引力的逆向工程，我们采用内在吸引力(IA)策略激发多维度缺陷限制机制。该方法实现了：双空位簇锚定游离空位；溶质气氛捕获可动位错并抑制蠕变变形；特定偏析在析出相界面及内部形成纳米结构以抑制粗化。该AM耐热铝合金表现出令人满意的高温性能，300°C时屈服强度约为305 MPa，400°C时约为190 MPa，并具备200-400°C（ε° -7/s）范围内的蠕变抗力及良好的大尺寸叶盘加工性。该策略超越了传统经验范式，通过在特定部位设计元素偏析倾向，为铝合金及其他高温结构材料的开发提供了通用设计方法。