激光增材制造诱导纳米孪晶析出相实现AlCoCrFeNi2.1 共晶高熵合金超强韧化

本研究通过激光粉末床熔融（PBF-LB）技术，在AlCoCrFeNi2.1 共晶高熵合金（EHEA）中构建了以B2相为主的非平衡微观结构，并通过热处理引入高密度纳米孪晶（NT）析出相，实现了565 MPa的显著强化，室温抗拉强度达2200 MPa，为增材制造高熵合金（HEAs）的强度-塑性协同提升提供了新范式。

　　

在材料科学领域，高熵合金（HEAs）因其多主元特性和优异的力学性能备受关注，但传统加工方法难以实现强度与塑性的协同提升。共晶高熵合金（EHEA）虽具有天然的两相结构，但第二相调控仍依赖复杂工艺。增材制造（AM）技术因其极端热循环和快速凝固特性，为设计非平衡微观结构提供了新机遇。然而，如何利用AM诱导独特析出相结构以突破性能瓶颈，仍是亟待解决的难题。

广东的研究团队通过激光粉末床熔融（PBF-LB）技术制备了AlCoCrFeNi_2.1
EHEA，并结合热处理成功引入高密度纳米孪晶（NT）析出相。该成果发表于《Materials Today》，揭示了AM技术在调控HEAs微观结构方面的独特优势。

关键技术方法
研究采用PBF-LB工艺（激光功率200 W，扫描速度800 mm/s）制备样品，经600°C/8 h热处理诱导析出。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）表征微观结构，结合室温/600°C拉伸测试评估力学性能。

研究结果
As-built microstructure
PBF-LB制备的样品呈现纳米层状与蜂窝状共晶双相结构，熔池宽度约52 μm，与预设扫描间距（50 μm）匹配，表明工艺参数优化有效。

Post-annealed microstructure
热处理后B2基体中析出高密度NT FCC相，孪晶层厚度仅2.4 nm。研究发现HCP相作为前驱体，通过Shockley不全位错滑移转变为NT结构，此过程在传统HEAs加工中未见报道。

Mechanical properties
NT析出使室温屈服强度提升至1388±10 MPa，抗拉强度达2200 MPa（较铸态样品提高565 MPa），且塑性未受损。600°C下仍保持1133 MPa强度，优于多数增材制造金属。

Discussion
NT precipitates形成机制
AM的极端热循环促使HCP→FCC相变，位错滑移诱导孪晶形成。这种两步转变路径突破了传统生长/变形孪晶的局限。

强化机制
NT FCC相与B2基体的共格应变和界面阻碍位错运动，而超细孪晶（～2.4 nm）提供额外强化贡献，实现"强度-塑性悖论"的突破。

结论与意义
该研究开创性地利用PBF-LB技术实现了HEAs中NT析出相的可控制备，为结构材料设计提供了新思路：

1. 揭示了AM诱导非平衡相变的新路径，拓展了NT结构的制备方法学；
2. AlCoCrFeNi_2.1
   EHEA的2200 MPa强度创增材制造HEAs纪录，且高温性能优异；
3. 提出的"AM+多主元设计"策略可推广至其他合金体系，推动高性能材料开发。

（注：全文数据与结论均严格依据原文，未添加非文献内容）