打印中熵演化调节让激光粉末床中熵合金密度超过 99.99%

顶级刊物论文速递 · 发布 2026-08-14T16:40:00+08:00 · 更新 2026-08-14T16:40:56+08:00

核心结论

Nature Communications 8 月 13 日报道一种激光粉末床熔融单步熵工程。研究者混合 CoCrNi 与 316L 粉末，使打印过程中的构型熵随时间变化，进而改变热历史和熔池铺展，获得密度超过 99.99% 的近无孔中熵合金。跨尺度表征显示材料形成均匀、亚晶占优且几何必要位错密度较低的组织，并在疲劳裂纹扩展和腐蚀性能上优于论文比较的常规增材中、高熵合金。结果提供缺陷抑制路线，但粉末一致性、复杂构件和长期服役仍待验证。

Nature Communications 8 月 13 日发表一项激光粉末床熔融中熵合金研究。金属增材制造可直接成形复杂构件，但快速熔化与凝固会产生气孔、未熔合、残余应力和组织不均。这些缺陷未必显著降低静态强度，却会在疲劳、蠕变和腐蚀中成为裂纹源，限制航空、能源等关键环境应用。传统优化多从激光功率、扫描速度或后处理入手。

团队提出单步熵工程，将 CoCrNi 中熵合金粉末与 316L 不锈钢粉末结合，在打印过程中引入随时间变化的构型熵演化。研究认为，构型熵增加与微观组织变化共同修改局部热历史，改善熔池铺展和凝固行为，从而在不增加独立后处理步骤的情况下抑制孔洞。出版社摘要报告，所得中熵合金相对密度超过 99.99%，达到近无孔水平。

研究用宏观致密化分析、SEM/EBSD 和纳米尺度 TEM 连接过程与组织。材料形成分布较均匀、以亚晶为主的微结构，并具有较低的几何必要位错密度；该组织在外部载荷下相对稳定。论文称其疲劳裂纹扩展抗力和腐蚀表现超过比较范围内的常规激光粉末床中熵与高熵合金，提示熵调节不仅减少初始孔隙，也改变了长期损伤累积方式。

这一思路把合金配方本身作为打印热过程调节器，可能与参数优化互补。但超过 99.99% 的密度来自特定粉末、设备和试样几何，混粉均匀性、元素偏析、批次重复性与复杂厚壁构件热积累都可能改变结果。优于文献对照也不能替代同机同条件基准。后续需在标准疲劳谱、应力腐蚀、蠕变和大型构件中做盲测，并评估粉末循环使用、成分控制和成本，确认熵演化能否成为可迁移的工艺设计变量。

信息来源

• Nature Communications 论文页
• DOI

可信度说明

来源为 Nature Communications 同行评议论文原始页面，可核验 CoCrNi/316L 混粉、打印中构型熵演化、超过 99.99% 密度、跨尺度组织分析及疲劳和腐蚀表现。机制有多尺度表征支持，但复杂构件、跨设备复现、长期服役和同条件工业基准尚未由摘要证明。

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