高熵合金增材制造技术研究进展：从微观组织到力学性能

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高熵合金增材制造技术研究进展：从微观组织到力学性能

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http://www.3dsciencevalley.com/?p=35764

高熵合金因其独特的性能优势，在航空航天、核工业、发动机工业等领域展现出广阔的应用前景。然而，传统制造方法难以满足其复杂结构的制备需求。近年来，增材制造技术（3D打印）为高熵合金的制备提供了新的可能。本文综述了近期国内在高熵合金增材制造领域的研究进展，重点介绍了激光增材制造、电子束选区熔化等技术在高熵合金制备中的应用。

图1：高熵合金的微观组织示意图

图2：高熵合金的力学性能测试结果

黏结剂喷射增材制造AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金

华中科技大学研究团队采用黏结剂喷射增材制造技术（BJAM）制备AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金，通过调节烧结温度（1290℃-1350℃）和保温时间（1h-5h），探究其对合金微观组织及拉伸性能的影响。

研究发现，烧结温度和保温时间通过影响孔隙率及晶粒大小直接影响合金性能。1350℃保温3h样品的延伸率达7.09%、致密度达92.5%，1350℃保温1h样品的屈服强度和断裂强度分别达600.19MPa和1021.32MPa。该研究填补了黏结剂喷射增材制造技术在共晶高熵合金领域的空白。

图3：不同烧结工艺下AlCoCrFeNi2.1合金的微观组织

激光增材制造技术制备高熵合金

兰州理工大学研究团队基于激光增材制造技术，从2D激光熔覆、3D打印到4D打印，系统介绍了激光增材制造技术在高熵合金制备中的应用进展。激光增材制造技术具有不同于传统的加工设计和制造理念，为推动先进合金材料的发展提供了新的可能。

FeCoNi中熵合金的时效硬化行为

长沙理工大学研究团队采用激光选区熔化（SLM）技术制备新型FeCoNi中熵合金，通过SEM、XRD、EBSD和TEM等手段研究热处理对合金微观组织与硬度的影响。研究发现，470℃热处理后在晶界和晶内析出双尺寸的Ni3Fe金属间化合物，硬度大幅增加到47.6HRC。热处理过程中析出富Ni金属间纳米相是提升FeCoNi中熵合金性能的主要原因之一。

难熔高熵合金激光增材制造

西安交通大学研究团队综述了难熔高熵合金激光增材制造的研究进展，分析了高熵合金的研发途径、增材成形工艺和缺陷调控、多温度段力学性能等关键问题。研究指出，激光增材制造实现材料与结构一体化成形是突破现有难点的发展方向。

电子束选区熔化TaNbTiZr难熔高熵合金

中南大学研究团队采用电子束选区熔化（EBM）技术制备TaNbTiZr难熔高熵合金，通过正交实验研究工艺参数对合金微观组织及力学性能的影响。研究发现，EBM样品的致密度可达98%，合金表现出优异的力学性能，屈服强度达988MPa，抗拉强度达1173MPa，断裂延伸率为3.99%。理论计算表明，高屈服强度主要源于高晶格畸变强化和高细晶强化效应。