创新的高熵合金通过基于激光的增材制造制成，为工业应用提供了前所未有的强度和延展性。 这些新材料采用先进技术进行分析，有望在极端条件下提高性能。
基于激光的增材制造可生产更坚固且更不易断裂的高熵合金。
研究人员通过结合几种元素金属来制造一种称为耐用高熵合金 （HEA） 的材料。 高熵合金在涉及严重磨损、极端温度、辐射和高应力的应用中具有潜在的用途。
它们可以使用 3D 打印（也称为增材制造 （AM））制造，但这通常会导致延展性差。 这意味着3D打印的高熵合金难以成型，并且在负载下不会变形或拉伸，以防止断裂。
科学家们现在已经使用基于激光的增材制造来形成更坚固、更具延展性的高熵合金。 他们使用中子和X射线散射以及电子显微镜来更好地了解这些性能改进的机制。
潜在的工业应用和能源效率
有朝一日，工业界可以在制造业中使用更坚固、更容易成型的高熵合金。 为了在这些应用中工作，轻质和复杂的高烟合金部件需要提高耐用性、可靠性和抗压裂性。
这将使消费者和工业受益，例如，通过生产更安全、更省油的车辆、更坚固的产品和更耐用的机械。 此外，基于激光的增材制造将粉末合金熔化成固体金属形状，具有很高的能源效率。 这使得它对生产新型高熵合金很有吸引力。
增材制造制造的高熵合金（左）中发现的两种晶体结构（右）的图像。图片来源：马萨诸塞大学阿默斯特分校
纳米薄片结构与机械性能
基于激光的增材制造工艺生产出纳米厚的纳米薄片（薄板层），具有高强度，而板的不同边缘允许一定程度的滑动（延展性）。这些板由平均厚度约为 150 纳米的面心立方 （FCC） 晶体结构和平均厚度约为 65 纳米的体心立方 （BCC） 晶体结构的交替层组成。
新的高熵合金表现出约1.3千兆帕的高屈服强度，超过了最坚固的钛合金。这些高熵合金还具有约14%的伸长率，在相同的屈服强度下，高于其他增材制造金属合金。伸长率是衡量材料在不断裂的情况下可以承受多少弯曲的量度。
先进的研究技术和设施
来自橡树岭国家实验室（ORNL）能源部（DOE）科学办公室用户设施散裂中子源的中子数据使研究人员能够检查HEA样品在应变下的内部机械负载分配。
研究人员使用纳米相材料科学中心的原子探针仪器，该中心也是ORNL的DOE用户设施，以捕获由交替的纳米薄层组成的成分和微观结构的详细3D图像。
在阿贡国家实验室的另一个美国能源部科学办公室用户设施Advanced Photon Source使用X射线衍射研究了不同退火样品的相。
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