利用激光粉末床熔融技术通过粉末混合实现极高合金化金属的快速合金开发

摘要： 通过金属增材制造（AM）技术设计新型合金是一个新兴的研究领域。目前金属AM采用预合金粉末，这类粉末不仅成本高昂，且在化学成分调整方面缺乏灵活性。本研究阐述了在激光粉末床熔融（LPBF）工艺中应用元素粉末混合技术实现快速合金开发的方法，该方案能通过快速制备不同化学成分的合金，为新型合金的设计与筛选提供敏捷且资源高效的途径。该方法在多主元合金（MPEAs，又称高熵合金HEAs）这一新型复杂化学材料体系中得到验证——由于存在大量潜在合金组合空间，MPEAs成为本方法的理想研究对象。研究首先开发了适用于含至少五种元素粉末混合料的LPBF工艺参数；其次探究了加工参数及由此产生的能量密度输入对制件均匀性的影响；通过光学显微镜、电子背散射衍射（EBSD）和能谱分析（EDS）进行显微组织表征，采用拉伸试验评估力学性能；最终通过制造具有吸能功能的几何复杂点阵结构，验证了粉末混合料在LPBF中的应用可行性。