難熔高熵合金(RHEAs)通常表現出高熔點、室溫脆性和高溫抗氧化性不足，其加工應用嚴重受限，亟需新技術突破這一瓶頸。增材制造技術以其獨特的設計自由度和加工靈活性，已廣泛應用于生產具有復雜形狀與定制結構的金屬材料中；該技術也可在保護氣氛下自由近凈成形難熔合金，成為了制備RHEAs的理想途徑。如何乘著增材制造的東風，以獲得超強高韌RHEAs的研究正方興未艾。

近日，西北工業大學王錦程教授團隊在激光增材制造高性能難熔高熵合金方面取得了新進展，通過直接能量沉積(DED)技術成功制備出Ti41V27Hf13Nb13Mo6 RHEA，并對其微觀組織演變和力學響應進行了研究。研究發現，沉積態合金由于循環熱輸入與快速凝固產生了等軸晶與柱狀晶交替生長的梯度晶粒組織，相結構由體心立方基體和析出相組成；高達1.2 GPa的屈服強度主要歸因于原子體積錯配產生的顯著固溶強化。通過調整激光能量密度，可有效抑制晶界析出相導致的準解理斷裂，將合金室溫拉伸延展性提升至11.3%。外力加載過程中采用原位表征，揭示了晶界處位錯滑移受到阻礙會造成應力集中，易在等軸晶區誘發裂紋源；而滑移傳遞、晶粒旋轉和扭折是該增材合金的塑性變形協調機制。以上結論為增材制造超強高韌RHEAs提供了新途徑，并加強了對其組織-性能關聯的理解。

相關研究成果以“Unraveling microstructure and mechanical response of an additively manufactured refractory TiVHfNbMo high-entropy alloy”為題發表在增材制造領域頂刊《Additive Manufacturing》。論文第一作者為博士研究生崔丁聰，通訊作者為王錦程教授和何峰教授，通訊單位為西北工業大學。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.104126

圖1 激光增材制造TiVHfNbMo難熔高熵合金的微觀組織

圖2 增材制造TiVHfNbMo合金的室溫拉伸工程應力-應變曲線及屈服強度-延伸率對比

圖3 調控激光能量密度實現增材合金從準解理斷裂向韌性斷裂模式轉變

圖4 增材制造TiVHfNbMo合金的加工硬化曲線與微觀-納觀變形行為

圖5 原位EBSD表征揭示“等軸晶-柱狀晶”梯度晶粒組織的變形-斷裂機制

作者在難熔高熵合金強韌化方面的近期工作如下，歡迎關注：

圖6 鑄就難熔高熵合金利劍(https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.01.038)

西北工業大學王錦程教授團隊長期開展材料多尺度模擬計算、高熵合金及增材制造等方面研究工作，在金屬領域頂級期刊Nature Communications、Acta Materialia、IJP、JMST、Additive Manufacturing上已發表論文40余篇，課題組網站：http://www.jchwang.com