高熵合金增材制造技术：材料革新与工业应用前沾�/span>

一、高熵合金（HEAs）的核心科学原理

高熵合金是由5种及以上主元金属元素（原子浓�?/span>5%-35%）构成的先进金属材料，其颠覆性性能源于四大热力学与动力学特性：

高熵效应
混合熴�/span>ΔSₘᵢₓ≥1.5R＇�/span>R=8.314 J·mol⁻¹·K⁻¸�/span>），抑制金属间化合物生成，形成简单固溶体＇�/span>BCC/FCC/HCP）、�/span>

晶格畸变
原子尺寸差异＇�/span>δ�?.5%）引发强烈应变场＇�/span>ε>2%），位错运动能垒提升至传统合金的3-5倍、�/span>

迟滞扩散
多元素相互牵制使扩散系数D降低1-2个数量级＇�/span>10⁻¹⁶ m²/s级），高温稳定性显著增强、�/span>

协同强化
多组元通过固溶强化、纳米析出相＇�/span>L1�?B2）、位错胞结构等多机制耦合，实现强�?/span>-韧性协同提升（典型屈服强度σ₀.₂≥1.2 GPa，延伸率δ�?5%）、�/span>

二、激光增材制造技术体糺�/span>

1.激光粉末床熔化＇�/span>L-PBF（�/span>

工艺特征
激光功玆�/span>200-1000W，光斑直徃�/span>30-100μm，层厙�/span>20-60μm，冷却速率辽�/span>10�?10� K/s

关键优势
成形精度±50μm（优亍�/span>ASTM F2924标准（�/span>
致密�?/span>�?9.7%（氩气环境氧含量<100 ppm（�/span>
可制备最小壁厙�/span>0.3mm的薄壁结枃�/span>

2.定向能量沉积＇�/span>DED（�/span>

工艺特征
同轴送粉速率5-20 g/min，熔覆层厙�/span>0.5-2mm，热影响区（HAZ）深度可控在200μm以内

核心价倻�/span>
原位合金化能力（元素混合均匀�?/span>CV<5%（�/span>
梯度材料制备（成分过渡梯�?/span>�?%/mm（�/span>
大型构件修复（最大成形尺寷�/span>�?m（�/span>

三、高熵合�?D打印的应�?/span>

1.航空航天９�/span>

发动机涡轮叶片（耐温1400℃，寿命延长3倍）

可重复使用火箭喷管（抗热震循�?/span>100次无裂纹（�/span>

2.核能领域９�/span>

抗辐照燃料包壳（中子吸收截面降低50%（�/span>

核聚变第一壁材料（WTaVCrHEAs抵御等离子体冲刷（�/span>

3.生物医疗９�/span>

抗菌骨科植入物（�?/span>Ag/Cu皃�/span>HEAs，感染率降低90%（�/span>

个性化颅骨修复体（多孔结构促进细胞生长（�/span>

四、部分产品展礹�/span>

激光粉末床熔化＇�/span>L-PBF）高熵合金粉末（预合金）的晶体结枃�/span>

高熵合金	晶体结构
Al0.25Ti0.25FeCoNi	FCC
Al0.2Ti0.3CrFeCo1.5Ni1.5	FCC
Al0.3CoCrFeNi	FCC
Al0.3CrFeCoNiCu	FCC
Al0.3Ti0.23FeCoNi	FCC
Al0.55Cr0.5FeNi	BCC+B2
Al0.5CoCrFeNi	FCC + BCC
Al0.5CoCrFeNi	FCC
Al0.5V0.2Cr0.9FeNi2.5	FCC
Al2CrFeCo3Ni3Mo0.1W0.1	FCC + BCC+B2
AlCoCrFeNi	B2 + BCC
AlCoCrFeNi2.1	FCC + BCC
AlCoCrFeNi2.1	FCC
AlCoCrFeNi2.1	FCC + BCC+B2
AlCoFeNiCu	FCC + BCC+B2
AlCrFe2Ni2	BCC+B2
AlCrFeCoNiCu	FCC + BCC+B2
AlCrFeNi2.5Cu	FCC + BCC+B2
AlCrFeNi2.75Cu	FCC + BCC+B2
AlCrFeNi2Cu	FCC + BCC+B2
AlCrFeNi3Cu	FCC + BCC+B2
AlCrFeNiCu	BCC+B2
Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1	FCC + SC
Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5Mo0.1	FCC + HCP
CoCrFeNiC0.05	FCC
CoCrFeNiTiMo	SC + FCC
CrFeCo1.1Ni1.6	FCC + BCC
CrFeNi2Cu	FCC
FeCoCrNi	FCC
FeCoCrNiMn	FCC
FeCoCrNiMnC0.01	FCC
Si0.25Cr0.75MnFe2Co	FCC + HCP
Si0.25Cr0.75MnFe2CoCu2	FCC + HCP
Ti2.3Zr2.3NbMoTa	BCC
TiCr2.5FeCoNi2W0.5	BCC
TiCr4Fe9Ni6W	FCC
TiMoTaW	BCC + HCP

定向能量沉积＇�/span>DED）高熵合金粉末（预合金）的晶体结枃�/span>

高熵合金	晶体结构
Al0.3CoCrFeNi	FCC + L12
Al0.3CoCrFeNi	FCC
Al0.3Ti0.2Co0.7CrFeNi1.7	FCC + L12
Al0.6CoCrFeNi	FCC+BCC
Al0.85CoCrFeNi	BCC + σ
AlCoCrFeNi	BCC
AlCoCrFeNi	FCC + BCC
AlCoCrFeNi	B2
AlCoCrFeNi2.1	BCC + L12
AlCoCrFeNi2.1	FCC + B2 +σ
FeCoCrNi	FCC
FeCoCrNiMn	FCC
FeCoCrNiMn	FCC + BCC
FeCoCrNiMo	FCC + σ + μ
FeCoCrNiMo0.2	FCC
FeCoCrNiNb0.1	FCC
FeCoCrNiNb0.15	FCC
FeCoCrNiNb0.2	FCC + Laves