近日，浙江大學劉嘉斌副教授團隊與湖南大學雷智鋒教授團隊調控增材制造Ti-Zr-Hf-Nb基難熔高熵合金中的Nb含量，發現，增加Nb含量穩定bcc結構的同時，抑制了w 相析出，突破了增材制造難熔高熵合金室溫脆性限制。采用激光增材技術制備的TiZrHfNb合金展示出優異的強度和延展性，屈服強度為1034 MPa，拉伸延伸率達到18.5%。相關結果以“Additive manufacturing of ductile refractory high-entropy alloys via phase engineering”標題發表在《Acta Materialia》上。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135964542300112X

該研究結合SEM, TEM, STEM及中子散射等多種表征手段解析了激光增材打印難熔高熵合金的高強度及優異延伸率的起源。發現強度主要來源于高熵合金內多種元素混合導致的固溶強化，此外，合金中的局部化學波動誘導了位錯相互反應，進而提高其延伸率。該研究首次在激光增材制造難熔高熵合金中實現了拉伸塑性，為難熔高溫合金的制備提供了新方法。

本論文的第一單位為浙江大學，勾淑媛博士生為第一作者，高銘余博士生為共同第一作者；浙江大學劉嘉斌副教授為通訊作者，浙江大學王宏濤教授、湖南大學雷智鋒教授為共同通訊作者。

圖1. (a)激光增材打印示意圖。(b) TiZrHfNb的YZ截面圖。(c)三維重構TiZrHfNb難熔高熵合金的YZ-、XZ-和XY-截面反極圖。打印合金具有近似等軸晶組織。(d)粒度分布。平均晶粒尺寸為162.3 mm。(e) TiZrHfNb 的SEM圖和相應的(f) Ti、Zr、Hf和Nb元素分布。合金基體中沒有出現明顯的元素偏析。

圖2. 激光增材打印TiZrHfNb_x 的相演化。(a) TiZrHfNb_x 的XRD圖。(b) TiZrHfNb_0.6和(c) TiZrHfNb的EBSD圖。 (d-f) TiZrHfNb_0.6的TEM明場圖，相應的選區電子衍射圖和暗場圖。(g) TiZrHfNb 的TEM明場圖(插圖為選區電子衍射圖)。

圖3. 激光增材打印TiZrHfNb_x的力學性能和斷口形態。（a）TiZrHfNb_x不同Nb含量和不同加載方向的拉伸工程應力-應變曲線。（b）TiZrHfNb和其它增材制造的鈦合金、高溫合金及電弧熔煉的難熔高熵合金的屈服強度-延伸率比較。（c）(d)變形的TiZrHfNb_0.6和TiZrHfNb斷口形態。

圖4. 激光增材打印TiZrHfNb 變形后微觀組織。(a)側面SEM圖。觀察到明顯的滑移/剪切帶(見黃色箭頭)。(b) EBSD反極圖。(c)對應區域的GND圖。(d)沿變形帶的局部取向變化。(e)斷裂區域附近的XRD圖。拉伸變形過程中不發生孿晶或相變。斷口附近的TEM圖：(f)高密度位錯，(g)長而直的位錯，(h)位錯割階(黃色箭頭)和位錯環(紅色箭頭)(衍射矢量為[200])。變形過程中出現多種位錯相互作用。