超越锻件│HRL 7A77 3D打印铝合金被批准用于新应用领域

5月10日，3D打印技术参考注意到，由HRL实验室专为增材制造开发的7A77铝合金粉末已被正式授权用于生产一级方程式赛车零部件。

HRL材料科学家Darby LaPlant表示，这证明了7A77可以用于要求极其苛刻的应用。2019年10月， HRL开发的3D打印用高强7A77.60L铝合金正式投放市场。该材料在高强度和低成本的锻造Al-7075合金基础上开发，因使用锆基纳米颗粒作为成核剂，避免了7075和6061铝合金在采用激光进行打印时出现的易开裂问题，可实现细晶粒微观结构，强度超过600Mpa，成为首个可用于增材制造的锻造等效高强度铝合金。

这一突破使锻造铝合金的性能、成本和规模优势首次具有增材制造的设计自由度。而一级方程式是最高级别的国际赛车，得到了国际汽车联合会 (FIA) 的认可，该机构负责审批可用于该赛事的材料。

HRL部门经理Toby Schaedler表示，“一级方程式赛车以总是挑战可能的极限而闻名，而增材制造为他们提供了一种机制，可以通过设计完全优化的结构来做到这一点。7A77合金的屈服强度为530MPa，是所有3D打印铝合金中强度最高的”。

HRL高强铝合金商业化始于2017年发表于nature的一篇关于铝合金3D打印的研究。受熔铸工艺启发，研究人员通过将纳米颗粒作为成核剂与液体金属混合来孕育晶种，从而实现在温度梯度较大和凝固速度快的非平衡条件下实现晶体精细生长，进而提高了产品的性能。

www.nature.com/articles/nature23894

该材料获得了航空航天等领域的关注，此前，利用7A77铝合金的固有热导率，HRL及其合作伙伴为航空航天用户开发了一项经过专门设计的机油冷却器。在这种设计中，合金的高强度满足了关键的爆破压力要求，同时能以与常规AlSiMg合金相比更薄的壁厚实现更好的换热效果。7A77铝合金的高屈服强度使热交换器设计人员将交换器的壁厚减少了50％，有效提高了传热性能。

除7A77外，近期由Constellium公司开发的Aheadd CP1高性能3D打印铝合金粉末也被获准用于生产一级方程式赛车，该粉末经Velo3D和PWR的认证可用于Sapphire系列3D打印机。Aheadd ® CP1是一种铝-锆-铁合金，专为激光粉末床熔融工艺设计，热稳定性高达300摄氏度，具有出色的耐腐蚀性、高度各向同性，打印部件具有出色的表面质量和稳定的微观结构。PWR将使用该合金为一级方程式赛车制造高效、紧凑和轻便的热交换器，并为其高性能客户制造各种其他部件。

HRL实验室是由波音公司和通用汽车公司联合拥有的研究实验室，将新材料的高性能、工业认可度和成本优势与增材制造的自由制造特点结合起来，是该实验室开发3D打印新材料的关键。