根據(jù)3D科學(xué)谷《當(dāng)前的挑戰(zhàn)和未來的研究方向 l 3D打印HEA高熵合金》一文,，考慮到大多數(shù)增材制造技術(shù)在很短的時(shí)間內(nèi)熱源與粉末之間的相互作用體積非常小，結(jié)合與材料性能和冶金過程相關(guān)的多種參數(shù),，使得不同區(qū)域的觀察和表征根據(jù)目前的實(shí)驗(yàn)技術(shù),，在熔池內(nèi)非常困難,。為了解決這個(gè)問題，應(yīng)該考慮將涉及計(jì)算材料工程,、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和人工智能,、計(jì)算機(jī)視覺和數(shù)據(jù)挖掘的綜合分析和數(shù)值模擬方法引入這個(gè)3D打印HEA高熵合金有前途的研究領(lǐng)域。

　　本期,，通過節(jié)選近期國(guó)內(nèi)在高熵合金方面的實(shí)踐與研究的多個(gè)閃光點(diǎn),，3D科學(xué)谷與谷友一起來領(lǐng)略的這一領(lǐng)域的研究近況。

　　1. 上海市先進(jìn)高溫材料及其精密成形重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2. 中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司材料工程部

　　高熵合金與增材制造技術(shù)的結(jié)合,，為極端服役環(huán)境下結(jié)構(gòu)復(fù)雜部件的一體化制造提供了新的思路,。采用激光熔化沉積(LMD)技術(shù)成功制備了VNbTiSi輕質(zhì)難熔共晶高熵合金，通過顯微組織分析篩選出最佳激光功率參數(shù),，并對(duì)試樣進(jìn)行了室溫及高溫壓縮性能測(cè)試,。

　　結(jié)果表明：VNbTiSi輕質(zhì)難熔共晶高熵合金表現(xiàn)出了優(yōu)異的打印性能，最佳工藝參數(shù)下制備得到的樣品在宏觀和微觀上均沒有出現(xiàn)裂紋,。在合金底面及沿構(gòu)建方向,，熔池內(nèi)部與熔池邊界(搭接處)均呈現(xiàn)出不同的形貌，熔池內(nèi)部由柱狀的全共晶組織構(gòu)成,，共晶胞為熔池邊界出現(xiàn)較為粗大的(Nb, X)5Si3初生硅化物相,。相比鑄態(tài)組織，激光熔化沉積使得共晶組織的片層間距顯著細(xì)化,。增材制造合金不僅在1000℃下壓縮強(qiáng)度可達(dá)640 MPa,在1100℃時(shí)依然能夠保持高于500 MPa的壓縮強(qiáng)度,，高溫壓縮性能顯著優(yōu)于鑄態(tài)VNbTiSi合金。

　　上海交通大學(xué)上海市先進(jìn)高溫材料及其精密成形重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及上海交通大學(xué)金屬基復(fù)合材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2. 上海航天設(shè)備制造總廠有限公司3. 西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

　　FeCoNiAl系高熵合金在面心立方的FeCoNi基體中引入體心立方相穩(wěn)定元素Al以及其他合金化元素,因此表現(xiàn)出獨(dú)特的顯微組織,、力學(xué)性能和功能性,具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景,。近年來,增材制造技術(shù)為制造超細(xì)晶粒和兒何復(fù)雜的高熵合金零件提供了技術(shù)支持,引起研究人員的廣泛關(guān)注。本文從打印工藝,、顯微結(jié)構(gòu),、性能、缺陷和后處理等方面綜述了增材制造FeCoNiAl系高熵合金的新進(jìn)展,。系統(tǒng)總結(jié)了幾種典型增材制造技術(shù),并討論不同工藝下FeCoNiAl系高熵合金的晶體結(jié)構(gòu),、顯微組織及其相應(yīng)的性能,闡述增材制造過程中與快速凝固和復(fù)雜熱循環(huán)有關(guān)的缺陷形成機(jī)制。此外,介紹并總結(jié)幾種旨在進(jìn)一步提高FeCoNiAl系高熵合金性能的后處理方法,。最后,展望增材制造高熵合金未來的研究方向,以解決面臨的挑戰(zhàn),加快其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,。

　　針對(duì)真空泵轉(zhuǎn)子軸在實(shí)際工況中的表面磨損、腐蝕問題,，采用激光熔覆技術(shù)在球墨鑄鐵(QT500-7)表面制備了FeCo0.5Cr Ni1.5B0.5Nb0.1高熵合金涂層,，并研究不同激光掃描速度(300、400,、500,、600 mm/min)對(duì)涂層物相組成,、顯微組織、顯微硬度,、耐磨及耐蝕性能的影響,。

　　結(jié)果表明，隨著激光掃描速度的增加,，涂層發(fā)生了局部相變,，晶粒細(xì)化，晶間逐漸出現(xiàn)硼化物,、碳化物沉淀,，起到了析出強(qiáng)化作用。涂層顯微硬度及耐磨耐蝕性能隨掃描速度的增加先增加后降低,。當(dāng)掃描速度為500 mm/min時(shí),，涂層物相由FCC、Laves相和少量硼化物,、碳化物組成,，強(qiáng)韌兼具，涂層平均顯微硬度最高,，為632.3 HV0.2,，大約為基體的2.75倍，且其具有最優(yōu)的耐磨性和耐蝕性,。

　　高熵合金涂層性能優(yōu)異,，在航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。綜述了激光熔覆高熵合金涂層研究的新進(jìn)展,，包括激光熔覆工藝參數(shù),、合金成分、退火,、超聲表面滾壓和超聲沖擊強(qiáng)化等,。

　　研究發(fā)現(xiàn)：影響激光熔覆高熵合金涂層組織和性能的工藝參數(shù)為激光功率、掃描速率,、激光能量密度,、送粉電壓和氧氣流量等；對(duì)組織和性能有影響的合金成分為Cu,、Nb,、Co,、Cr,、Mo、Ti,、W等,；退火,、超聲表面滾壓和超聲沖擊處理也對(duì)涂層組織和性能有影響。

　　1. 中南林業(yè)科技大學(xué)材料表界面科學(xué)與技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2. 南昌理工學(xué)院航天航空學(xué)院3. 湖南省農(nóng)業(yè)裝備研究所

　　高熵合金涂層在提高鋼基體的耐磨減摩性能方面具有巨大潛力,，為探究不同Mn含量對(duì)激光熔覆FeCoCrNiMnx高熵合金涂層高溫摩擦學(xué)性能的影響,，利用激光熔覆技術(shù)成功在Q235鋼表面制備了FeCoCrNiMnx (x=0，0.25,，0.5,，0.75，1.0)五種高熵合金涂層,。并通過XRD,、SEM和EDS等表征方法，以及高溫摩擦磨損試驗(yàn)等性能測(cè)試手段,，對(duì)涂層的相組成,、微觀形貌以及高溫摩擦學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并探討了其在高溫下的耐磨減摩機(jī)理,。

　　結(jié)果表明：五種高熵合金均形成了簡(jiǎn)單的固溶體相,，并無(wú)復(fù)雜相生成。相比于基材,，五種涂層在高溫下的耐磨減摩性能均得到顯著提升,。隨著Mn含量的增加，涂層的平均摩擦系數(shù)呈先下降再上升的趨勢(shì),，但均低于不含Mn元素的涂層,。對(duì)于高溫耐磨性能，五種涂層的磨損率隨Mn含量的增加呈階梯式下降,。當(dāng)x=1時(shí),，磨損率為最低的2.71×10-4 mm3/(N·m)，相比于基材和不含Mn元素的涂層分別降低了61.2%和33.9%,。涂層在高溫下的磨損形式由氧化磨損和磨粒磨損主導(dǎo),。