激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion，LPBF）等增材制造技术以其高精度、短生产周期和细化凝固组织等特点而闻名，能够直接成形复杂结构的金属构件，在航天航空、能源、医疗等领域得到广泛应用。然而，逐层非平衡快速凝固过程通常会导致具有明显熔化和热影响区（HAZ）的异质微观结构，这使得改善L-PBF金属材料的力学性能变得困难。
近共晶成分的Al-12Si合金因其窄凝固温度范围、良好可焊性和优异综合性能而受到广泛关注。然而，L-PBF逐层非平衡快速凝固的成形特征会在Al-12Si及AlSi10Mg等合金体系内产生明显的非均匀晶胞和晶粒微观组织，导致在受载时易于在熔池边界优先发生断裂，从而导致较低的强度（屈服强度小于300 MPa）和塑性（延伸率小于5%）。因此，人们开始关注通过外加手段改善其显微组织以提升其力学性能。
近日，上海大学任忠鸣、王江教授团队提出了一种新方法，即在磁场下调控L-PBF激光增材制造Al-12Si合金的显微组织，突破了熔池微观组织不均匀的限制，实现了增材制造Al-12Si合金强塑性综合性能的大幅度提升。结果表明，静磁场实现了α-Al晶胞亚结构（Cellular structure）和网状共晶Si组织的细化，大幅度提升了晶胞结构的均匀性，同时提高了等轴晶占比和细化晶粒尺寸，最终获得了优异的力学性能，其极限抗拉强度和断后延伸率分别高达451.4±0.5 MPa和10.4%±0.8%，显著优于现有L-PBF成形Al-12Si及AlSi10Mg等合金，甚至可以与纳米颗粒增强AlSi10Mg合金相媲美。
相关研究成果发表在国际期刊Journal Materials Science & Technology上，题为“Laser additive manufacturing of strong and ductile Al-12Si alloy under static magnetic field”。
图1. Al-12Si粉末的扫描电子显微镜（SEM）图像。
图2. （a） 打印部件放置示意图，（b） L-PBF 的模拟磁场，（c） 尺寸为 10 毫米× 10 毫米× 30 毫米的部件，（d） 拉伸样品。
图3. L-PBF制造的无磁场或有磁场的Al-12Si合金的EBSD分析。
图4 . L-PBF制造的无磁场或有磁场Al-12Si的力学性能统计。
