劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员开发出一种通过调节激光扫描速度来控制金属在增材制造过程中原子尺度结构的新方法。

LLNL研究团队与学术合作者共同攻克了金属3D打印领域长期存在的技术局限——非平衡微观结构导致的机械性能不可预测问题。

尽管增材制造技术已显著推动航空航天、国防和能源领域应用，但目前仍局限于使用少量现有金属合金，这些材料最初并非为激光3D打印的快速热循环过程设计。

研究团队聚焦于成分复杂材料——即高熵合金这类前景广阔的金属材料，通过结合热力学建模与分子动力学模拟其3D打印过程。该方法使研究人员能够系统研究不同激光扫描速度对打印过程中凝固行为的影响，并通过模拟快速冷却过程评估原子在不同热条件下的自组织排列机制。

LLNL副主任课题组负责人托马斯·瓦赞指出："提高激光扫描速度会加快冷却速率，材料冷却越快，其重组为低能量构型的时间就越短。这种非平衡态的冻结效应可用于调控原子结构及其衍生的机械性能。"

研究结果显示：快速冷却产生的合金强度更高但脆性增大，而缓慢冷却形成的结构强度较低却更具柔韧性与平衡性。

瓦赞补充道："我们现在已经能够有效设计充分发挥增材制造特性（如极快冷却速率）的新型材料。"

这项工作表明增材制造有望从生产技术演变为材料研发平台。通过建立工艺参数与原子尺度结果的关联，研究人员可为航空航天、国家安全及商业工业系统的特定应用需求定制开发金属材料。