导读：
本文研究了一种通过选区激光熔化（
SLM
）技术制备的新型
Al-Ce/
石墨烯纳米片（
GNPs
）复合材料，重点探讨了其腐蚀行为及强度
-
延展性协同增强机制。研究结果表明，
GNPs
的加入显著提高了复合材料的力学性能和耐腐蚀性。通过微观结构表征、力学性能测试和腐蚀行为分析，揭示了
Al-Ce/GNPs
复合材料的强化及腐蚀机理，为开发兼具优异强度
-
塑性匹配和耐腐蚀性能的材料提供了新思路。
Al-Ce
合金因其优异的铸造性能和耐热性能而备受关注，其增强相
Al11Ce3
在
400℃
以上仍能保持稳定。然而，熔铸
Al-Ce
合金的室温强度较低，即使在变形和热处理后强度也仅约为
150 MPa
。此外，大尺寸
Al11Ce3
相与
Al
基体之间的巨大电位差导致其耐腐蚀性较差。这些在强度和耐腐蚀性方面的不足严重制约了
Al-Ce
合金的工业化应用。
激光粉末床熔融（
L-PBF
）工艺是一种理想的增材制造技术，能够直接从
CAD
实体模型中制造金属部件，无需模具和工具。与传统铸造工艺不同，
L-PBF
工艺具有极高的冷却速率和逐层沉积的特点，能够改变组织形态和析出相尺寸。先前研究表明，采用
L-PBF
制备的具有原位纳米网络结构的
Al-9.5Ce-0.6Mg
合金表现出优异的可打印性。然而，尽管实际成形的
Al-9.5Ce-0.6Mg
合金强度提高至
400 MPa
，但其室温断裂伸长率仅为约
6%
，强度与塑性的匹配仍需进一步提升。此外，
L-PBF
制备的
Al-Ce
合金的腐蚀行为尚未得到充分研究。
铝基复合材料因其轻质、高强度和良好的耐腐蚀性，在航空航天、汽车工业等领域具有广泛应用前景。石墨烯纳米片（
GNPs
）因其优异的力学性能和化学稳定性，被认为是增强金属基复合材料的理想增强体。
GNPs
在铝基体中的均匀分布对于获得优异的塑性和耐腐蚀性至关重要。然而，传统制备方法（如熔铸和粉末冶金）通常会导致石墨烯在铝基体中团聚，进而导致塑性和耐蚀性下降。
L-PBF
技术通过微米级熔池的局部熔化和快速凝固，有效避免了
GNPs
的团聚，为制备兼具优异强度
-
延展性匹配和耐腐蚀性的铝基复合材料提供了新途径。
上海交通大学材料科学与工程学院孙宝德教授团队与香港城市大学杨涛教授团队合作
，采用
L-PBF
技术制备了新型
Al-9.5Ce-0.6Mg/0.7GNPs
复合材料，并对复合材料进行了后续热处理。研究系统分析了
Al-Ce/GNPs
复合材料的微观组织形成与演变、力学性能及其在
3.5 wt.% NaCl
溶液中的腐蚀行为。基于多尺度表征，研究揭示了
L-PBF Al-Ce/GNPs
复合材料的强化与腐蚀机理，为通过增材制造技术开发兼具优异强度
-
塑性匹配和耐腐蚀性能的材料提供了新思路。相关研究成果以
“Unraveling the corrosion behavior and enhanced strength-ductility synergy mechanism of a novel GNPs/Al-Ce composite fabricated by selective laser melting”
为题，发表于
复合材料领域顶尖期刊《
Composites Part B
：
Engineering
》
。
论文第一作者为上海交通大学博士生彭朋，通讯作者为上海交通大学
材料科学与工程学院
高海燕研究员、香港城市大学
材料科学与工程学院
杨涛教授和鞠江博士后
。
论文链接
：
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.112244
图
1
打印态与热处理态
L-PBF
Al-Ce/GNPs
复合材料
显微组织
图
2
打印态与热处理态
L-PBF
Al-Ce/GNPs
复合材料
物相结构的原子尺度表征
图
3
打印态与热处理态
L-PBF
Al-Ce/GNPs
复合材料
TEM
