鎂合金的比強度比鋁合金要高。在航空航天領域，鎂合金可以用于替代鋁合金制造飛機座椅、地板、艙門等零部件，以及航天器的結構件等，能夠在保證結構強度的同時，使飛行器更輕。在我國天問一號探測器上，就有鎂合金的相關應用。尤其對于航天應用來說，材料的應用場景可能跨越多種溫度空間。這就對鎂合金等輕質金屬的室溫和高溫機械性能都提出了更高要求。然而，高溫下原子的快速擴散可能導致強化相和晶界滑移的異常生長，從而降低材料在高溫強度。

向鎂合金中添加稀土（RE）被廣泛認為是提高其高溫機械性能的有效方法，但在250°C以上的拉伸強度仍不令人滿意。引入大量的高熔點金屬間化合物或共晶相可以進一步提高耐熱性能，然而Mg合金中析出相或第二相的高密度會導致室溫延展性顯著喪失，從而在高溫強度和室溫延展性之間難以平衡。例如，液態模鍛的Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金在300°C下表現出282MPa的顯著抗拉強度，但斷裂伸長率僅為2.4%。因此，需要探索新的方法來指導設計具有高高溫強度和良好室溫拉伸延展性的鎂合金。

攪拌摩擦增材制造生產塊體鎂合金

清華大學的研究學者采用了攪拌摩擦增材制造技術（FSAM）制備了Mg-Li-Al-Zn雙相鎂合金。通過晶粒細化和固溶強化的綜合作用，使攪拌摩擦制備的Mg-Li-Al-Zn合金具有細化的晶粒和均勻的相分布，表現出強度、塑性和耐腐蝕性的協同提高。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.146239

基底樣品中有粗大的沉淀物分散在具有較大晶粒尺寸的β-Li相中。攪拌區中的晶粒尺寸細化，并且小的球形沉淀物均勻地分布在等軸β-Li晶粒內同時沿著晶界，FSAM后β-Li相的晶粒尺寸從15.1 ± 4.3 μm減小到4.1 ± 1.3 μm。

基體樣品（BM）的屈服強度為156.8± 1.0 MPa，FSAM后不同方向上PD和TD試樣的屈服強度分別提高到168.9± 9.3MPa和171.1 ± 4.8MPa。PD樣品的伸長率顯示出49.4± 7.9%的最大值; TD樣品的伸長率低于PD和BM樣品的伸長率。FSAM后的強度主要是由均勻析出相的彌散強化和細晶強化引起的。此外，由于AlLi和MgLi2Al相的溶解，合金的強度通過固溶強化而提高。

激光粉末床熔融制備WE43鎂合金

華中科技大學研究學者采用激光粉末床熔融增材制造技術成功制備了組織細小、致密化程度高、力學性能優異的WE43合金試樣。在激光功率為200 W、掃描速度為600 mm/s的組合工藝下，獲得了致密度高達99.89%的樣品。沉積方向產生了周期性異質結構，即熔池邊界處為細小晶粒（~ 4.1 μm），熔池內部為粗大晶粒（~ 23.6 μm）。拉伸屈服強度、抗拉強度和斷裂伸長率分別為276 ± 1 MPa、292 ± 1 MPa和6.1 ± 0.2%。其拉伸性能上級其它鎂合金和其它工藝制備的鎂合金。固溶強化（24.5%）、晶界強化（14.4%）和HDI強化（32.2%）是高屈服強度的主要來源。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jma.2024.03.012

在不同的激光體積能量密度下，LPBF印刷的WE43合金的拉伸力學性能有所變化。當能量密度從88 J/mm3增加到138 J/mm3時，屈服強度從252 ± 4 MPa增加到276 ± 1 MPa，抗拉強度從286 ± 1 MPa增加到292 ± 1 MPa，并且斷裂延伸率從3.5 ± 0.5%增加到6.1 ± 0.2%。其中138 J/mm3打印的樣品表現出比其他樣品顯著更高的加工硬化率。在變形初期，它具有約2.3 GPa的恒定加工硬化率。

電弧熔絲增材制造ZM 6合金

太原理工大學研究學者采用冷金屬過渡（CMT）-電弧熔絲增材制造（WAAM）制備了Mg2.4Nd-0.3Zn-0.6Zr（ZM 6，wt%）合金薄壁材料。研究了WAAM ZM 6合金薄壁件的成形質量、組織演變和力學性能。在TD和BD上的極限抗拉強度分別為226 MPa和214 MPa，沒有顯著的各向異性，延伸率達到15%，具有良好的塑性。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.180096

力學性能的變化歸因于顯微組織的差異。基于WAAM的逐層堆積技術，薄壁構件呈現出明顯的層狀組織。WAAM ZM 6具有比鑄造合金更高的UTS和EL，顯示出與熱處理ZM 6合金相似的YS，但其EL顯著提高。由于在CMT-WAAM工藝中使用“Z”路徑來振蕩熔池，這促進了晶粒細化。

熱處理+電弧熔絲增材制造Mg合金

哈爾濱理工大學研究學者采用電弧增材制造技術制備了Mg-2.8Nd-0.5Zn-0.4Zr（NZ 30 K）薄壁結構件，系統地研究了打印沉積和熱處理過程中的組織演變和力學性能。與鑄態合金相比，沉積態合金具有更細小的晶粒，平均晶粒尺寸在13.2 μm ~ 20.1 μm之間，晶粒呈隨機取向的完全等軸組織。在520 ℃固溶12 h后，共晶完全溶解，晶粒尺寸略有增大，平均為18.2 μm ~ 23.1 μm。在200 ℃時效8 h后，合金中出現了高密度的納米級β′相，產生了顯著的時效硬化效應，峰時效態合金的抗拉強度和延伸率分別可以達到334.6MPa和14.3%，在成本和性能方面都具有良好的應用潛力。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.msea.2025.148060

合金經固溶處理后，強度降低，塑性提高，經固溶+峰值時效處理后，合金的強度顯著提高，塑性下降，UTS、YS和EL值分別為334.6MPa、169.7MPa和14.3%。這種高強度使得WAAM NZ 30 K合金通過熱處理可獲得顯著的強度增強。與鑄態NZ 30 K合金相比，WAAM NZ 30 K合金的力學性能有所提高。與其它WAAM Mg-RE合金相比，WAAM NZ30K在三種狀態下都表現出值得較好的強度和塑性的協同。同時WAAM NZ30K的稀土含量最低，合金經T6熱處理后強度達到中等水平，低稀土含量可以降低生產成本，因此可以帶來更好的經濟效益。

西安科技大學研究學者研究了熱處理工藝對冷金屬過渡-電弧熔絲增材制造（CMT-WAAM）LA 103 Z鎂鋰合金力學性能和腐蝕性能的影響。固溶處理和時效處理均提高了LA 103 Z鎂鋰合金的力學性能。固溶處理（340 °C）使細小的針狀α-Mg相和AlLi相溶解，析出的Li2MgAl相彌散分布。固溶處理后合金的抗拉強度由144 ± 6.2MPa提高到299 ± 1.2MPa，提高了近107.6%。高溫（225 °C）時效處理使合金晶粒分布更加均勻，AlLi相顆粒逐漸粗化，Li 2 MgAl相轉變為大量細小的AlLi相顆粒。屈服強度從100 ± 5.0 MPa增加到最大值182 ± 2.6 MPa，約增加82%，最大延伸率達到24.1% ± 2.0%。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2025.01.092

總體而言，鎂合金因其輕質和高比強度的特性能廣泛應用于航空航天、汽車工業等領域。3D打印的方式滿足了鎂合金的個性化定制的要求，進一步拓展了其應用。通過不同的3D打印工藝加以熱處理等方式，可以顯著改善鎂合金的強塑性，同時可以實現在低稀土含量的情況下，使鎂合金的力學性能達到含高稀土的中等水平，減少了實際生產中的經濟成本。

注：本文由3D打印技術參考創作，未經聯系授權，謝絕轉載。

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