激光粉末床熔融制备液相辅助可愈合铝镁合金的开发与表征：一种新型自修复金属材料的突破

针对铝合金损伤不可逆的难题，研究人员通过激光粉末床熔融(LPBF)技术设计了一种具有低熔点共晶网络结构的Al-Mg合金。该材料在540°C热处理时形成15wt%液相(HA)，可完全愈合2μm以内的损伤，同时保持力学性能。这项发表在《Materials Chemistry and Physics》的研究为延长金属部件寿命提供了新思路。

　　

传统金属材料面临的核心困境在于损伤的不可逆性——无论是制造过程中产生的孔隙、裂纹，还是使用过程中形成的微损伤，都会不断累积最终导致部件失效。对于铝合金这类轻量化关键材料，常规的热机械处理和合金化手段只能延缓损伤扩展，却无法实现真正修复。比利时鲁汶大学(UCLouvain)材料研究团队在《Materials Chemistry and Physics》发表的研究，创新性地将生物启发式自修复概念引入金属材料领域，通过激光粉末床熔融(LPBF)技术开发出具有"血管网络"结构的Al-Mg合金。

研究团队采用LPBF制备Al-8.4wt%Mg合金，利用快速凝固形成α-Al基体(熔点660°C)与β-Al₃Mg₂共晶网络(熔点450°C)的双相结构。通过同步辐射纳米CT、PFIB-SEM三维重构和原位加热SEM等先进表征技术，证实该材料在540°C热处理30分钟时，共晶相熔化形成15wt%液相(Healing Agent, HA)，通过毛细作用(Washburn方程预测流速)能完全愈合2μm内的损伤。

关键发现包括：1) 损伤机制分析显示裂纹优先沿共晶网络扩展，使HA可直接接触损伤部位；2) 540°C处理实现95%孔隙数量减少和42%体积愈合，且未引起部件变形；3) 愈合后屈服强度保持164±8MPa，延伸率25±2%；4) EDS证实愈合区域成分均质化，而大尺寸LPBF缺陷因气体残留仅部分愈合。

这项研究的重要意义在于：首次在结构铝合金中实现液相辅助自修复，突破了传统金属损伤不可逆的局限。通过精确调控LPBF工艺获得亚微米级三维连通共晶网络，模仿生物血管系统实现HA快速输运。该策略可拓展至其他共晶体系合金，为航空航天等领域关键部件的寿命延长提供了全新解决方案。未来结合沉淀强化机制，有望开发出兼具高强度与自修复功能的下一代铝合金。