【编者按】

为进一步培养我校研究生创新能力，提高研究生综合素质，促进学校研究生教育内涵发展，特推出“优博风采”专栏，邀请校级及以上优秀博士学位论文获得者分享科研历程与学术体会、展示创新成果与学位论文等，旨在激励我校研究生秉持“不息为体，日新为道”校训精神，潜心研究、锐意创新。

本期专访人物：材料科学与工程学科博士研究生 郭彦梧

所获奖励名称：2023年北京工业大学优秀博士学位论文

【敢想、敢闯、敢干，去探索未知世界】

我博士课题的研究方向是高强铝合金的3D打印，然而高强铝合金在3D打印一直面临着严重的热裂纹问题，目前国内外主要通过添加Sc元素来抑制热裂纹，但含Sc铝合金的成本却大幅增加。我的博士课题是通过复合微合金化的成分设计（稀土元素Er+过渡族Zr元素）去替代昂贵的Sc元素，开发出价格更加低廉的新型的3D打印含Er高强铝合金。课题前期也面临着迷茫和焦虑，一直未能取得突破和进展，我选择沉下心去查阅文献资料、通过实验摸索规律，功夫不负有心人，终于找到了抑制裂纹的新方法，也阐述清了Er、Zr在铝中的存在形式和作用机制，最终开发出强度超500MPa的新型含Er高强铝合金。有了这些重要的突破，成果和荣誉奖励也就接踵而至，连续发表了5篇高水平SCI论文，先后获得了国奖、科技之星提名、优秀研究生、优秀毕业生、优秀报告奖等多项荣誉奖励。

【博士论文介绍】

论文中文题目：选区激光熔化成形Er、Zr复合改性铝合金微观组织及性能研究

论文英文题目：MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF ER AND ZR COMPOSITE MODIFIED ALUMINIUM ALLOY FABRICATED BY SELECTIVE LASER MELTING

作 者：郭彦梧

指导教师：聂祚仁 教授

培养单位：材料与制造学部

学 科：材料科学与工程

论文主要贡献及创新点

微合金化是提高铝合金性能的重要途径，Sc是铝合金中效果显著的微合金元素，但是Sc的价格昂贵使得含Sc铝合金成本大幅增加，制约了其在工业领域的广泛应用。廉价的稀土元素Er和过渡族元素Zr具有与之类似的作用效果，但熔铸工艺下固溶量有限，本研究通过选区激光熔化成形技术扩展了Er、Zr的过饱和固溶度，开发出适用于激光增材制造的新型高强Al-Mg-Er-Zr合金，并通过Er、Zr复合微合金化解决了Al-Si合金强度低和延伸差的问题。本文的主要特色与创新之处具体有以下几点：

1.基于SLM工艺独特的热循环现象以及层间重熔特征，揭示了Er、Zr改性元素在纯铝中的存在形式和作用机制；扩展了Er、Zr元素的过饱和固溶度，建立了Al-Er-Zr合金直接时效热处理制度，实现了沉淀相的弥散析出，为开发激光增材制造Er、Zr改性铝基专用合金奠定了理论基础。

2.通过Er、Zr改性元素的复合添加成功抑制了SLM工艺下Al-Mg合金的凝固裂纹，并实现了Al-Mg合金组织均匀性调控。阐明了时效过程中Er、Zr协同机制，针对SLM技术开发出强度超过500MPa的新型高强Al-Mg-Er-Zr合金，为推动激光增材制造高性能Al-Mg-Er-Zr合金的工程应用提供了理论支撑。

3.针对Al-Si合金强度低以及延伸率差的问题，Er、Zr改性元素的复合添加实现了Al-Si合金强度与延伸率的同步提高。通过多种热处理制度的研究阐明了Al-Si合金微观组织与力学性能之间的关联性，为实现Al-Si合金组织及性能的定向调控提供参考。

图1 SLM工艺下Er、Zr在铝中的存在形式和作用机制

图2 SLM成形高强Al-Mg-Er-Zr合金组织及性能研究

【博士期间代表性科研成果】

【与导师合影】

（图文：郭彦悟；编辑：胡春瀛；审核：高春娣、韩红桂）