共晶高熵合金（EHEAs）因其独特的异质层状结构，展现出良好的强度和延展性结合。传统方法（真空电弧熔炼、铸造、粉末冶金）制备EHEAs容易出现孔洞、宏观偏析、微观结构粗大等缺陷，直接制造具有高几何复杂性和精细特征的零件极具挑战性。激光定向能量沉积（LDED）技术是增材制造制备EHEAs的理想选择。然而，目前LDED技术制备AlCoCrFeNi2.1 EHEA的研究较少，且合金的强度-延展性仍难以满足实际工程应用，尽管后续处理可改善合金性能，但会增加生产周期和成本。
近日，上海大学材料学院无序合金团队针对当前LDED技术制备的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金（EHEAs）并未表现出令人满意的强度-延展性组合这一难题，提出了一种简单、新颖的层间暂停策略，可原位调控共晶片层的微观组织结构，以增强合金的强度和延展性。相关成果以题为“Laser directed energy deposited eutectic high entropy alloy with tailored lamella structure via interlayer pause strategy”发表在增材制造领域国际顶级期刊《Additive Manufacturing》（中科院一区Top期刊，IF=10.3）。何洲洋硕士研究生为论文第一作者，卞西磊副研究员（导师）、贾岳飞博后为共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金，上海市自然科学基金，西工大凝固技术国家重点实验室开放课题，上海市教委创新计划，国防科技173计划，中国载人航天工程空间利用系统项目和上海市科技创新计划等项目的资助。
基于LDED层间暂停策略原位调控EHEAs微观结构：LDED示意图（a）；不同层间暂停时间的片层厚度比较图（b）和拉伸工程应力-应变曲线（c）；层间暂停60 s样品的TEM表征（d）和APT表征（e）。
研究表明，层间暂停策略可显著细化共晶片层结构，与无层间暂停的情况相比，暂停60s样品的片层结构细化程度提高近40%，合金的抗拉强度提高~14%，均匀伸长率提高~47%。通过SEM、EBSD、TEM和APT等表征手段进一步发现，细化的共晶片层结构提升了异质变形诱导（HDI）强化和应变硬化能力，能够有效缓解应力集中，从而延迟断裂并保持塑性。本研究中提出的层间暂停策略为通过LDED增材制造工艺开发具有原位可调控微观结构、优异机械性能的高熵合金提供了一种简单而有效的方法，为其工程应用开辟了新的可能性。
来源：上海大学材料学院
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.104471
