第一作者：高宏亮 通訊作者：蘇海軍 通訊單位：西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點實驗室; 西北工業(yè)大學(xué)深圳研究院 DOI：https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.147770 1 全文速覽 近日，西北工業(yè)大學(xué)蘇海軍教授團隊創(chuàng)新性地采用硼元素(B)微合金化策略，結(jié)合激光粉末床熔融技術(shù)，成功制備出兼具超高強度與優(yōu)異塑性的共晶高熵合金。室溫拉伸結(jié)果表明，熱處理后B摻雜試樣的屈服強度、抗拉強度和延伸率分別達到1177MPa、1517MPa和17.6%，綜合性能顯著優(yōu)于同類激光粉末床熔融制備的高熵合金及復(fù)合材料。同時發(fā)現(xiàn)，B元素的摻雜導(dǎo)致沉積態(tài)B摻雜AlCoCrFeNi2.1樣品中B2相體積分數(shù)增加，從而在熱處理過程中促進了更多FCC沉淀物的形成，進而維持了試樣高的強度。此外，F(xiàn)CC相體積分數(shù)的增加和殘余應(yīng)力的降低對試樣的塑性產(chǎn)生了積極影響，使其延伸率提升超過兩倍。 2 研究背景 隨著人們對合金成分空間的不斷探索，高熵合金已經(jīng)從單相合金逐漸拓展至多相合金。共晶高熵合金通過構(gòu)建微納異質(zhì)雙相結(jié)構(gòu)，有效解決了金屬材料強度和延展性之間的矛盾。此外，共晶高熵合金還繼承了共晶合金優(yōu)異的鑄造性能，這為金屬材料的多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計和強塑性研究提供了新的途徑?。激光粉末床熔融技術(shù)作為一種新型的增材制造技術(shù)，它利用粉末床逐層精細鋪粉與激光逐層快速熔化沉積的創(chuàng)新工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)對任意復(fù)雜金屬構(gòu)件的快速成形。同時由于高的溫度梯度和快的冷卻速率，能夠產(chǎn)生超細的凝固組織，進而改善合金的力學(xué)性能，這為高性能、高精度金屬構(gòu)件的成形奠定了堅實的基礎(chǔ)。隨著能源效率的不斷提高，如何實現(xiàn)材料更高強度和更好的延展性以及這兩者之間的平衡已成為工程應(yīng)用的迫切需求。B作為一種摻雜元素能夠改善合金的力學(xué)性能，然而對于激光粉末床熔融成形B元素摻雜共晶高熵合金的激光成形特性以及B元素對共晶高熵合金的強化效果尚不明晰，需要進一步研究。 3 本文亮點 利用激光粉末床熔融技術(shù)成形B摻雜共晶高熵合金，并結(jié)合熱處理工藝，實現(xiàn)了材料優(yōu)異強塑性的匹配，進一步拓展了共晶高熵合金激光增材制造的成分設(shè)計空間和工程化應(yīng)用范圍。 4 圖文解析 如圖1(a)所示，所有合金均呈現(xiàn)FCC與B2的雙相結(jié)構(gòu)。在沉積態(tài)的B摻雜試樣中，觀察到(111)FCC和(110)B2的衍射峰輕微向低角度偏移(如圖1(a1)