《极端制造》 I 综述：选区激光熔化制备的高熵合金的微观结构和性能( 二 ) ：《极端制造》I综述：选区激

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▲图5
▲图5SLM打印FeCoCrNi高熵合金在(a)1173K,(b)1373K,and(c)1573K下2h退火后的孪晶分布同图，右上角图像为再结晶分布图；（d）SLM打印CoCrFeMnNi高熵合金的纳米孪晶HRTEM图；（e）SLM打印FeMnCoCrC0.5高熵合金在12%应变下纳米纳米双hcp片层复合结构
机械性能与强化模型
文章对SLM打印的不同类型HEA的拉伸压缩数据进行了总结，并对不同加工方法制备的HEA性能进行了对比。由于传统工艺制备的HEA缺乏强化手段，结构简单，晶粒尺寸较大，其屈服强度和极限抗拉强度远低于SLM试样的性能。对打印的HEA进行退火处理，会促进析出相的生成，并使得HEAs软化，对其冲击韧性有所促进。另外， SLM打印的HEA在耐腐蚀和耐磨性上均有所提高。
HEA强化机制不同于其他金属，最突出的特征是晶格的摩擦应力和不寻常的固溶强化。 HEAs的多元特性使传统的模型不适用于预测HEAs固溶强化程度，同时， SLM极高的加热和冷却速率，产生大量的位错，位错非常集中，几乎可以看作是晶界，这模糊了晶界强化和位错强化之间的界限。主要强化机制概括为晶格摩擦应力强化、晶界强化、位错强化和沉淀强化几个方面。
总结与展望
现阶段， SLM打印HEA的研究工作集中于分析微观结构和静态力学性能。大多数样品是简单的块状部件。 SLM加工中快速的熔化-冷却速率改善了HEA的微观结构，包括晶粒细化，位错密度增加，相沉淀和纳米孪晶生成。这些特性增加了SLM处理的HEA的机械强度。与传统合金相似，工艺优化、合金元素的添加以及SLM处理的HEA的热处理仍然是调节微观结构和改善性能的主要方法。未来主要发展方向分析如下：
缺陷抑制。在SLM处理的组件中仍然存在诸如孔洞和裂纹之类的缺陷。这些缺陷对静态强度的影响可能很小，但对动态疲劳性能却是致命的。消除这些缺陷可以进一步提高SLM处理的HEA的机械性能。因此，对缺陷的研究是值得今后研究的方向之一，主要包括：缺陷产生的机理、缺陷抑制的有效方法、冶金过程的理论模型，以及SLM打印HEA过程的传热、流动和应力模拟仿真分析。
极端环境中的机械性能。目前关于机械强度的研究工作集中在抗拉强度、抗压强度和硬度等静态性能上，动态性能还少有涉及。 HEA的重要特征是它们在高温和低温强度下均具有出色的稳定性，现有文献中尚未报道过SLM打印HEA在极端环境下的机械性能。 SLM打印HEA的疲劳性能、高温强度、低温强度、蠕变等特性是未来性能研究重点。
组织-机械性能关联模型。考虑到HEA多主元成分的特征， SLM打印HEA的组织-性能关联模型具有许多未知的特征。为了增进对SLM打印HEA材料物理冶金机制和机械性能预测的理解，未来的研究应引进各种尺度规模的先进模拟方法，例如密度泛函理论和分子动力学。
在线质量监测。另外控制SLM打印材料的一大发展方向是在线质量监测。实现微观结构、环境气氛、应力/变形演变以及缺陷在线监测，并提出针对性的调控措施，以提高SLM打印HEA的组织性能，也是一大挑战。
功能结构制备。具有复杂几何结构和复合成分的HEA ，对于化学催化、储能、功能器件、电磁屏蔽等应用具有重要的研究价值。迄今为止，尚未出现SLM制备复杂结构HEA的报道。考虑到上述领域对新型高性能材料的需求， SLM打印复杂结构和复合成分HEA也将成为未来研究的重点。
新型HEA打印。现有SLM打印HEA研究集中在FeCoNiCrMn和AlFeCoNiCr等系列合金。尚未报告轻合金HEA的SLM 。使用轻质合金是减轻重量和减少碳排放的重要方法，因此，轻合金HEA的SLM研究具有重要的工业应用潜力。
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