美國修斯研究實(shí)驗(yàn)室（HRL）開發(fā)出高強(qiáng)鋁合金（包括Al7075和Al6061）增材制造技術(shù)，為其它工程結(jié)構(gòu)用合金材料，尤其是高強(qiáng)鋼、鎳基高溫合金等高強(qiáng)合金的增材制造奠定重要基礎(chǔ)。

       金屬的增材制造通常采用合金粉末，通過激光或其它直接熱源加熱以熔化和凝固粉末層。但目前絕大多數(shù)金屬材料無法通過3D打印制造。如果直接采用Al7075或AL6061等高強(qiáng)不可焊接鋁合金，所得到的零件會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的熱裂紋。為此，研究團(tuán)隊(duì)的第一目標(biāo)是弄清楚如何完全消除熱裂紋，研究人員嘗試控制微觀結(jié)構(gòu)，并重點(diǎn)研究了材料的凝固方式。

       HRL基于成核理論，利用納米顆粒功能化技術(shù)解決了這個(gè)問題。將特別選擇的鋯基納米顆粒添加到高強(qiáng)度不可焊合金粉末中，實(shí)現(xiàn)合金粉末的納米顆粒功能化，然后將其加入增材制造設(shè)備中，利用激光逐層熔化以構(gòu)建三維物體。在熔融和凝固過程中，納米顆粒成為所需合金顯微組織的成核點(diǎn)，可防止熱裂紋，并使制造的零件保持高合金強(qiáng)度。

       由于增材制造中的熔化和凝固類似于焊接，HRL開發(fā)的納米顆粒功能化技術(shù)也可用于解決不可焊接合金的焊接問題。這種技術(shù)還能夠采用低成本材料，如常規(guī)的合金粉末和納米顆粒，納米顆粒均勻分布在金屬粉末顆粒表面。

       此外，在研究過程中，為找到正確的納米顆粒，HRL研究團(tuán)隊(duì)借助美國CitrineInformatics數(shù)據(jù)分析平臺，通過信息量巨大的公共材料學(xué)數(shù)據(jù)庫來幫助找到具有所需特性的粒子。該技術(shù)由HRL的傳感器與材料實(shí)驗(yàn)室的HunterMartin和 Brennan Yahata共同開發(fā)，高強(qiáng)鋁合金增材制造相關(guān)論文已發(fā)表在2017年9月21日的《自然》雜志。