摘要：激光粉末床熔融（PBF-LB）是主流的金属增材制造技术之一，可制造复杂形状和高精度部件，同时避免了传统制造工艺中对模具或切削工具的依赖，显著拓展了设计可能性。通过调控增材制造过程中微观结构的演变（称为原位调控），可在不同区域实现力学性能的差异化定制。本研究提出
激光粉末床熔融（PBF-LB）是主流的金属增材制造技术之一，可制造复杂形状和高精度部件，同时避免了传统制造工艺中对模具或切削工具的依赖，显著拓展了设计可能性。通过调控增材制造过程中微观结构的演变（称为原位调控），可在不同区域实现力学性能的差异化定制。本研究提出了一种通过调节激光加工参数调控微米尺度元素混合的方法，以AlSi10Mg与FeCoCrNi混合粉末为原料，通过PBF-LB原位合金化制备双相高熵合金（HEA），并结合实验表征与计算流体动力学（CFD）模拟揭示其机理。研究结果表明，通过调整体积能量密度（VED）或激光功率与扫描速度的组合，可有效调控BCC相含量、晶粒形态及位错密度，从而优化力学性能。
图1
(a) 不同激光参数下原位合金化制备合金的金相图；
(b) 基于金相孔隙统计的相对密度拟合等高线图；
(c) 阿基米德法测得的样品密度值拟合等高线图。
图2
CFD模型的计算域与网格划分示意图。
图3
(a) 三种参数（200W/700mm/s、200W/1400mm/s、100W/700mm/s）下样品的XRD图谱；
(b) 基于XRD与EBSD数据计算的BCC相体积分数；
(c-e) 三种参数下样品的EBSD相图（红色为FCC相，蓝色为BCC相）。
图4
(a-c) 三种参数下样品的EBSD取向成像显微图（OIM）及对应的FCC与BCC相极图。
图5
(a-c) 三种参数下样品的EBSD再结晶晶粒分布图（蓝色为再结晶晶粒，黄色为亚结构晶粒，红色为变形晶粒）；
(d-f) 对应的局部取向差（KAM）图与几何必需位错（GND）密度统计。
图6
(a) 三种参数下样品的工程应力-应变曲线；
(b) 抗拉强度、屈服强度与均匀延伸率随参数的变化；
(c) 加载-卸载-重加载（LUR）真应力-应变曲线；
(d) 异质变形诱导（HDI）应力随应变的变化。
图7
(a-f) 三种参数下样品的拉伸断口宏观与微观形貌。
图8
100W/700mm/s参数样品的TEM结果：(a) FCC相基体中的位错胞结构；(b) BCC-FCC相界面处的位错堆积；(c-d) FCC相中的Lomer-Cottrell锁及高分辨TEM图像。
图9
200W/1400mm/s参数样品的TEM结果：(a) BCC相包围的FCC晶粒内部位错分布；(b) 相界面位错堆积；(c-d) FCC相中的变形孪晶及其选区电子衍射（SAED）。
图10
200W/700mm/s参数样品的TEM结果：(a) FCC相基体中的微带结构；(b) 微带交叉处的堆垛层错（SFs）；(c) 低角度晶界（LAGB）对位错的阻碍；(d) Lomer-Cottrell锁。
图11
三种参数下样品的EPMA铝元素分布（左）与CFD模拟单道熔池铝浓度场（右），以及实验与模拟的熔池形貌对比。
图12
200W/700mm/s参数下熔池温度场、流速场与铝浓度场的横截面模拟结果。
图13
200W/700mm/s参数下熔池前部、中部与尾部的温度场、流速场与铝浓度场模拟结果。
图14
200W/700mm/s参数下熔池水平截面流速场与铝浓度场随时间演变的模拟结果。
图15
三种参数（200W/700mm/s、200W/1400mm/s、100W/700mm/s）下熔池温度场模拟对比。
图16
激光参数对熔池最大温度、寿命、流速、尺寸及铝浓度标准差的影响统计。
图17
AlxCoCrFeNi体系的Thermo-Calc相图计算结果。
文献链接
Xiangjian Zhu, Luyi Han, Jie Zhu, Yanan Yu, Ximan Sun, Guoqun Zhao, Guangchun Wang,In-situ tailoring the microstructure and properties of dual phase high entropy alloys with molten pool element mixing modulation by altering laser parameters in laser-powder bed fusion,Additive Manufacturing,Volume 98,2025,104648,ISSN 2214-8604.
来自：金属增材制造
长三角G60激光联盟陈长军转载
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来源：江苏激光联盟