定向能量沉积 AlxCoCrFeNi 高熵合金的相演化和力学性能！

       定向能量沉积（DED）作为增材制造（AM）的重要分支，已广泛应用于高熵合金（HEA）的设计和制造。Al是一种常见的合金元素，了解Al含量对AlxCoCrFeNiHEA的相演化和机械性能的影响至关重要。2023年7月28日，中南大学刘军教授团队在《Materials Characterization》（中科院一区，Top，影响因子4.7）发表最新研究成果“Phase evolution and mechanical properties of AlxCoCrFeNi high-entropy alloys by directed energy deposition”，通过DED制造了一系列AlxCoCrFeNi (x=0.2、0.6和1.0) HEA，以研究Al对相演化和机械性能的合金化影响。

       在该研究中，研究人员结合热力学计算探索了相变过程。结果表明，随着Al含量的增加，AlxCoCrFeNi HEAs从单一FCC相(Al0.2)转变为FCC+BCC双相(Al0.6)，然后转变为单一BCC相(Al1.0)。而且BCC相进一步分解为含有有序B2相和无序A2相的纳米级两相结构，有利于提高显微硬度、屈服强度和抗拉强度。这项工作为具有理想性能的HEA系统的制备和研究提供了有用的指导。

     研究亮点

（1）通过定向能量沉积制造大块 AlxCoCrFeNi (x=0.2、0.6 和 1.0) 高熵合金。

（2）AlxCoCrFeNi高熵合金随着Al含量的增加从FCC相转变为BCC相，并且BCC相进一步分解为调幅结构。

（3）Al含量的增加有利于提高合金的显微硬度和屈服强度。

      相关图片如下：

                    图1. AlxCoCrFeNi HEAs 微观结构的SEM图像：(a) Al0.2，(b) Al0.6 和 (c) Al1.0

                     图 2. Al0.6合金的DR区域：(a) BF 图像和相应的 SAED 图案，(b) 位错堆积和位错缠结，(c) STEM-EDS面扫。

                           图3. 示意图显示了 (a) Al0.2、(b) Al0.6 和 (c) Al1.0 合金在凝固过程中的形成机制。

     关键结论

      在该研究中，使用定向能量沉制备AlxCoCrFeNiHEA，研究了Al含量对物相演变和力学性能的影响，得出结论如下：

随着Al含量的增加，AlxCoCrFeNi HEA从单一FCC相(Al0.2)转变为FCC+BCC双相混合物(Al0.6)，然后转变为单一BCC相(Al1.0)。Al含量的增加促进了BCC相的形成，这可以通过FCC和BCC相的原子堆积效率来解释。此外，BCC相进一步分解为包含有序B2相和无序A2相的纳米级两相结构。此外，结合CALPHAD热力学模型对相变过程进行了探索。AlxCoCrFeNi HEAs的显微硬度随着Al含量的增加而增加，其中Al1.0合金达到最大显微硬度。此外，AlxCoCrFeNi HEA在拉伸试验下的强度随着Al含量的增加而提高。力学性能的提高不仅与Al原子的添加带来的固溶强化有关，而且与纳米级两相结构带来的沉淀强化密切相关。