高熵合金（HEAs）和中熵合金（MEAs）是由等摩爾或接近等摩爾比的幾種元素組成的合金。HEAs/MEAs的特殊組成特性導致其具有高強度和硬度、良好的熱穩定性、高耐蝕性、高溫抗氧化性和優異的磁性能等。電弧熔煉是最常用的HEAs/MEAs制備方法，可以在一定程度上凈化鑄錠，改善結晶。然而電弧熔煉中較低的冷卻速率容易導致粗大晶粒的形成，這對合金的性能有不利影響。與電弧熔煉法相比，激光重熔法或激光增材制造（AM）法可以提供超快的冷卻速率（高達104-107 K/s），這有利于擴大固溶極限，細化晶粒，消除偏析，形成新的亞穩態相，最終表現出優異的力學性能。近年來，共晶HEAs和MEAs因其在強度-延展性方面的優勢而受到廣泛關注。合金由相互分離的軟相（即FCC相）和硬相（即B2相）組成。現階段主要制備方法是電弧熔煉。研究激光處理在優化共晶HEAs或MEAs組織和提高力學性能方面的有效性是非常有必要的，這是目前尚未明確的。

哈爾濱工業大學的研究人員利用激光重熔制備了共晶中熵合金AlCrFe2Ni2，探討了激光重熔對合金組織、相演變和力學性能的影響。通過計算四種潛在的強化機制來評估主要的強化機制，以預測重熔MEA的屈服應力。相關論文以題為“Refined microstructure and enhanced mechanical properties of AlCrFe2Ni2 medium entropy alloy produced via laser remelting”發表在Journal of Materials Science & Technology。

論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.05.033

研究發現鑄態MEA中存在長板狀FCC、B2相以及由B2和BCC相組成的隨機分布的調幅分解結構。重熔后的組織由有序的B2相和無序的BCC相組成。激光重熔后，MEA的平均晶粒尺寸明顯減小。表明激光重熔的快速冷卻速率促進了晶粒細化。與鑄態MEA相比，重熔后的MEA具有優異的力學性能。重熔后MEA的硬度和屈服強度分別為7.55 GPa和1647.2 MPa，塑性評價的Wp/Wt值為0.73。重熔后，合金硬度明顯提高，屈服強度明顯增強，并且塑性幾乎沒有下降。

圖1 激光重熔試樣的EBSD圖像

圖2 （a）鑄態MEA和（b）重熔MEA的SEM圖像

圖3 鑄態AlCrFe2Ni2合金的TEM圖

圖4 重熔AlCrFe2Ni2合金的TEM圖

圖5 （a）納米壓痕的硬度結果; （b）鑄態和重熔后MEA的兩個截面的載荷-位移曲線

本文采用激光重熔技術研究了快速冷卻速率對無Co AlCrFe2Ni2中熵合金組織和力學性能的影響。根據納米壓痕試驗數據，推導出應力-應變關系，以評價合金的力學性能。用理論計算分析了重熔合金的強化機理。計算得到的屈服強度為1840.66 MPa，與納米壓痕得到的屈服強度（1647.2 MPa）基本一致。詳細的強化機理分析表明，位錯強化和第二相強化是主要機制，對重熔后MEA屈服強度的增加分別為904.02 MPa和700.29MPa。本研究對激光重熔在HEA/MEA上的應用有積極作用。

審核編輯 ：李倩