AI设计3D打印耐锈超高强度钢:强度提升30%,延展性翻倍

[启明增材制造]增材制造超高强度高延展性钢（UHSDS）凭借优异的力学性能，在航空航天、汽车制造、船舶运输等战略领域展现出重要应用价值。然而，由于需要添加镍、钼、钴等高含量昂贵合金元素，且必须经过复杂的热处理工艺（包括 800–1200 ℃固溶处理、950–1050 ℃淬火，以及 270–350 ℃下 2–3 次回火），其在诸多工程领域的应用受到严重制约。

南华大学与普渡大学联合研究团队，利用可解释机器学习模型，研发出一类适用于 3D 打印的超高强度、高延展性新型钢材。

该方法有效降低了材料成本，并将热处理工序精简至仅需一步、耗时 6 小时，成功攻克了增材制造高性能钢材长期存在的两大难题。

模型工作原理

研究团队没有采用传统试错法调配成分，而是向可解释机器学习算法输入了 81 项元素基础物理化学特征（包括原子半径、电子特性、声速等），以此筛选出最优合金配比。模型最终确定的配方为：铁铬基体，辅以少量硅、铜、铝。

该合金牌号为 Fe-15Cr-3.2Ni-0.8Mn-0.6Cu-0.56Si-0.4Al-0.16C（质量分数），采用激光定向能量沉积（LDED） 工艺打印，并在 480℃下进行一步回火处理，时长 6 小时。

性能测试显示，该钢材抗拉强度达1713MPa，断裂伸长率为 15.5%。与打印态相比，强度提升约 30%，延展性更是翻倍。