激光粉末床熔化技术（LPBF）是一种强大的增材制造技术，其逐层加工的特性和非平衡凝固过程可以产生独特的微观结构，例如熔池（MPs）/热影响区（HAZs）异质结构，导致LPBF样品比传统工艺制备下的材料具有更好的机械性能。研究表明，这种机械性能的提高归功于异质结构，因为它增加了应变硬化率和材料均匀塑性变形能力。然而，异质结构如何影响LPBF铝合金的断裂韧性仍不清楚。

最近，华中科技大学非晶态材料研究实验室通过添加Zr元素来调控LPBF铝合金的结构异质结构，并系统研究了异质结构与机械性能之间的关联性。采用LPBF技术制备了三种不同Zr含量（x=0.6、0.8和1.3 at%）的Al-Fe-Cu-xZr合金。发现三种LPBF铝合金都表现出由粗晶粒区（CGZ）和细晶粒区（FGZ）组成的异质结构。随着Zr含量的增加，两个区域中的晶粒尺寸逐渐减小，FGZs和CGZs之间的比例（fFGZs/CGZs）相应增加。这种独特的结构不均匀性对LPBF Al-Fe-Cu-Zr合金的力学性能产生了显著影响，其中Zr 0.8合金表现出最优的强度和塑性的匹配性，以及最高的缺口断裂韧性。Zr0.8合金的高断裂韧性主要归因于FGZ和CGZ之间界面处硬度的显著差异。这项工作为高强高韧铝合金的设计与制备提供了一种新策略。 

相关工作近期发表在期刊Journal of Alloys and Compounds 945 (2023) 169322 (论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838823006254) 上，研究得到了国家自然科学基金项目的资助（No. 52061160483 and 92166130）以及湖北省杰出青年科学基金项目的资助（No. 2020CFA086）。