頂刊AM綜述：3D打印高熵合金的研究進(jìn)展（一）

來(lái)源：江蘇激光聯(lián)盟

導(dǎo)讀：得益于采用傳統(tǒng)制造工藝進(jìn)行高熵合金（HEAs）的成功制造并用于各種不同的場(chǎng)合,，3D打印HEAs的發(fā)展在近年來(lái)也得到了飛速發(fā)展,。3D打印HEAs為制造形狀復(fù)雜,，性能優(yōu)異的HEA提供了無(wú)限可能,，由此促進(jìn)了工業(yè)的進(jìn)一步應(yīng)用,。

在這里,，3D打印HEAs在近年來(lái)的綜合的綜述在本文中進(jìn)行了展現(xiàn),，主要包括粉末的制備,，打印工藝，顯微組織,，性能以及潛在的應(yīng)用等,。文章從3D打印和HEAs的基本知識(shí)開篇，接著是3D打印HEAs產(chǎn)品的獨(dú)特性能,。HEAs粉末的工藝發(fā)展,，包括氣霧化，水霧化以及機(jī)械合金化和粉末的性能均進(jìn)行了介紹,。因此,，典型的HEAs的3D打印產(chǎn)品，即,，直接能量沉積（DED）和選擇性粉末熔化（SLM,，EBM），均基于相組成,，晶體結(jié)構(gòu)特征,，機(jī)械性能，功能以及潛在的應(yīng)用,，尤其是在航空,，能源，模具和工具行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹,。最后,，對(duì)未來(lái)的發(fā)展方向也進(jìn)行了介紹。

引言
3D打印,，更加專業(yè)的術(shù)語(yǔ)叫增材制造（AM）,，是一個(gè)新興的具有革命性的制造技術(shù)，通過(guò)提供具有巨大柔性的設(shè)計(jì)和具備制造復(fù)雜形狀和或個(gè)性化定制的優(yōu)點(diǎn),。例如，以前需要通過(guò)多個(gè)部件進(jìn)行組裝才能完成的復(fù)雜產(chǎn)品,，現(xiàn)在可以方便的經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)并打印成一個(gè)集成的部件,，由此實(shí)現(xiàn)了極大的自由設(shè)計(jì)。目前已經(jīng)有多個(gè)AM加工工藝,，分別為聚合,，材料擠出，粘結(jié)擠出,，材料擠壓,，薄板層壓，粉末床打印以及能量直接沉積等,，均發(fā)展起來(lái)用于打印不同的材料,，這些材料包括金屬,，聚合物和復(fù)合材料等。

金屬材料可以非常方便的采用粘結(jié)劑噴射,，層壓成形,，PBF和DED等工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)成形，盡管這些工藝并不限于金屬的3D打印,。PBF使用一個(gè)聚焦的高能激光束或電子束來(lái)熔化預(yù)先鋪設(shè)的粉末進(jìn)行選擇性的熔化,，SLM和EBM是兩個(gè)典型的粉末床3D打印工藝用于打印金屬。DED,，采用激光束,，電子束或電弧來(lái)熔化金屬粉末或者絲材，在打印的過(guò)程中進(jìn)行沉積沿著預(yù)先設(shè)定的路徑進(jìn)行熔化和凝固,，從而實(shí)現(xiàn)完全致密和高強(qiáng)度的產(chǎn)品,。

PBF和DED均具有快速加熱和快速冷卻的特點(diǎn)，其冷卻速率在固體-液體界面處,，在一個(gè)比較小的熔池尺寸中可以達(dá)到10exp（3)–10exp(8) K s−1,。快速熔化和快速凝固導(dǎo)致高能激光束或電子束與金屬粉末之間的相互作用時(shí)間會(huì)比較短,，從而導(dǎo)致形成細(xì)小的顯微組織,，這一細(xì)小的顯微組織有利于提高打印產(chǎn)品的機(jī)械性能。由于這些特征,，PBF和DED已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種不同的領(lǐng)域中,，如航空航天，能源,，生物醫(yī)療,，汽車，海洋工程,，模具以及切削工具等行業(yè)中,。

高熵合金（HEAs），作為金屬材料當(dāng)中一個(gè)比較前沿的材料類別,，具有較高的混合構(gòu)型熵,，具有基于簡(jiǎn)單的背后的FCC，BCC或HCP結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定性的固溶特征,。

同傳統(tǒng)的制造工藝相比較,，DED和PBF均在制造HEAs上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。聚焦的高能束流DED和PBF中聚焦的高能束流熔化粉末形成幾乎完全致密的產(chǎn)品,。與此同時(shí),，DED和PBF的超快冷卻阻礙了不理想的金屬間化合物的形成和元素的擴(kuò)散，導(dǎo)致HEAs產(chǎn)品的顯微組織的細(xì)化,。然而,，快速凝固也會(huì)導(dǎo)致巨大的溫度梯度的存在,，從而造成殘余應(yīng)力和裂紋在打印的部件中產(chǎn)生。于是,，對(duì)裂紋不敏感的元素成分和對(duì)殘余應(yīng)力起到阻礙作用的元素成分在設(shè)計(jì)HEAs粉末的時(shí)候要加以考慮以提高打印性能,。DED和PBF均可以實(shí)現(xiàn)預(yù)合金的打印，如氣霧化,，水霧化和機(jī)械合金化以實(shí)現(xiàn)打印產(chǎn)品的均勻性,。此外，DED可以促使HEAs產(chǎn)品的打印,，通過(guò)原位合金化來(lái)實(shí)現(xiàn),，這就可以規(guī)避發(fā)展HEAs粉末所需要的較長(zhǎng)的制造工藝路線。另外一個(gè)DED和PBF的好處,，如涉及自由和具有制造復(fù)雜形狀的部件,，為制造輕質(zhì)，個(gè)性化和非組裝的3D打印HEAs產(chǎn)品在工業(yè)中應(yīng)用開辟了道路,。圖1 為高熵合金和3D打印之間的關(guān)系的綜合圖,。

▲圖1. HEAs和3D打印之間的關(guān)系圖，基于成分,，粉末的發(fā)展,，打印工藝，產(chǎn)品的機(jī)械性能和潛在的應(yīng)用來(lái)描繪它們之間的關(guān)系

最近的相關(guān)綜述也報(bào)道了HEAs的相關(guān)進(jìn)展,，但大多數(shù)綜述主要集中在傳統(tǒng)制造工藝制造HEAs的設(shè)計(jì)原理,，冶金機(jī)理，相的形成,，顯微組織和機(jī)械性能的研究上,。同時(shí)也有一些綜述是關(guān)于3D打印HEAs的。Li等人綜述了采用3D打印制造HEAs和塊體玻璃之間的工藝過(guò)程,，顯微組織和機(jī)械性能的比較,。Chen等人則提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的綜述來(lái)描述3D打印HEA產(chǎn)品及其它們的顯微組織和機(jī)械性能�,；�于HEAs的快速發(fā)展和在3D打印技術(shù)在當(dāng)前研究的顯著地位,，即時(shí)的對(duì)3D打印在HEAs中的應(yīng)用和取得的巨大進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，對(duì)發(fā)展3D打印HEA是具有十分重要的意義,。

因此，本文主要目的是為大家提供一個(gè)綜合的關(guān)于3D打印HEA的綜述,，主要涉及到粉末的發(fā)展,，打印工藝，獨(dú)特的顯微組織和打印產(chǎn)品的性能以及它們的潛在的應(yīng)用,。首先介紹HEA粉末的工藝發(fā)展以獲得理想的物理和化學(xué)性能,。緊接著介紹了3D打印HEA產(chǎn)品,，基于它們的相組成和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹、然后是HEA產(chǎn)品的機(jī)械性能和功能特性以及它們的潛在的應(yīng)用,。最后則介紹了在發(fā)展3D打印HEA的過(guò)程中所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇以及未來(lái)的發(fā)展前景,。


2 HEA粉末工藝的發(fā)展
粉末性質(zhì)決定著DED和PBF制造的產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。粉末產(chǎn)品質(zhì)量差的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生缺陷,，諸如氣孔,，裂紋，夾雜和次優(yōu)表面粗糙度,，會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量,。如圖2所示顯示了DED和PBF打印工藝時(shí)對(duì)HEA粉末的要求，包括化學(xué)成分,，流動(dòng)性,，光學(xué)性質(zhì)和熱性質(zhì)等。需要考慮的是HEAs的粉末顆粒具有較高的混合熵,。他們的球形度,，表面光滑程度和窄的尺寸分布都對(duì)粉末的流動(dòng)性有貢獻(xiàn)。

▲圖2. 用于DED和PBF打印工藝的HEA粉末的要求,，此處的 ΔSmix為混合熵和R,，其中R為氣體常數(shù)

不同的工藝可以用于金屬3D打印，包括氣霧化,，水霧化和等離子體霧化,，等離子旋轉(zhuǎn)電極工藝，機(jī)械合金化,，化學(xué)還原,，氯化物還原和氫化物-脫氫法，電解法,，羰基法,，等離子球化等。當(dāng)前的,，氣霧化,，水霧化和機(jī)械合金化是用來(lái)發(fā)展HEA粉末的主流技術(shù)。氣霧化和水霧化可以保證產(chǎn)生球形的粉末顆粒,，而機(jī)械合金化則會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的形狀的粉末顆粒,。光學(xué)性質(zhì)，如吸收,，反射和傳輸和熱性能,，如熱熔，熱導(dǎo)率，膨脹系數(shù)和潛熱等均會(huì)影響到3D打印的工藝,。因此,，對(duì)這些性質(zhì)的充分了解對(duì)發(fā)展HEA粉末至關(guān)重要。

3D打印HEAs
3D打印的HEAs在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界吸引了巨大的注意力,。這是因?yàn)?D打印技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),，如自由設(shè)計(jì)，形狀復(fù)雜等,。DED和PBF工藝在HEA產(chǎn)品的打印中具有獨(dú)特的開發(fā)優(yōu)勢(shì),，如圖3所示。在這些過(guò)程中,，聚焦的高能束同粉末相互作用和產(chǎn)生熔池而快速的熔化和凝固就會(huì)發(fā)生,。這一快速凝固對(duì)避免元素分離偏析，避免了產(chǎn)生線性缺陷,，更加精確的來(lái)說(shuō),，是位錯(cuò)或表面缺陷，如堆垛層錯(cuò),，晶界和相邊界等和阻礙脆性金屬間化合物的形成,，這將提高產(chǎn)品的機(jī)械性能。這一章節(jié)介紹了3D打印HEA產(chǎn)品的相組成和晶體缺陷,。

圖3. 3D打印HEA產(chǎn)品的示意圖：a) DED, b) SLM,和 c) EBM

DED
DED是目前最為流行的用來(lái)打印HEA產(chǎn)品的打印技術(shù),。該技術(shù)使用激光，電子束或電弧來(lái)熔化材料,，熔化的材料形式為粉末或絲材,。DED工藝是基于粉末的形式進(jìn)行熔化，該技術(shù)有很多名詞術(shù)語(yǔ),，如激光金屬沉積,，激光近凈成形，激光金屬粉末沉積,，直接金屬沉積,，直接激光沉積和3D激光熔覆等。如圖3所示,，粉末從噴嘴中噴射出來(lái),，一個(gè)聚焦的斑點(diǎn)自粉末流中形成。聚焦的粉末的斑點(diǎn)和激光產(chǎn)生的焦點(diǎn)重合而實(shí)現(xiàn)熔覆,，這就使得粉末被熔化之后產(chǎn)生熔池,，然后熔池隨著激光的移動(dòng)而移動(dòng)。DED通常在一個(gè)惰性的環(huán)境中進(jìn)行加工,，此時(shí)的氧含量為5-10 ppm,。同PBF相比較,，DED不僅可以用于HEA的粉末熔覆，同時(shí)還可以使用不同的原始元素粉末通過(guò)幾個(gè)不同的送粉器混合在一起來(lái)打印HEA產(chǎn)品,。元素粉末的熔化和沉積到基材上而產(chǎn)生熔池，與此同時(shí)元素的分布可以通過(guò)優(yōu)化DED的工藝參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),。在凝固之后,，HEA的熔池可以通過(guò)原位合金化來(lái)打印HEA產(chǎn)品。

DED的工藝參數(shù),，包括激光功率,，掃描速度，粉末流動(dòng)速度,，掃描間距,，均對(duì)打印的產(chǎn)品的性能起到至關(guān)重要的作用。優(yōu)化的工藝參數(shù)會(huì)導(dǎo)致形成一個(gè)連續(xù)的和完全熔化的熔覆道來(lái)確保打印產(chǎn)品的高質(zhì)量,。DED的工藝參數(shù)優(yōu)化對(duì)原位制造HEA產(chǎn)品非常關(guān)鍵,，尤其是在多個(gè)不同性質(zhì)的粉末的時(shí)候更是如此。在熔化至少四種元素的時(shí)候,，非常有可能會(huì)形成不連續(xù)的和多孔的熔池,，并形成不均勻的元素分布。因此,，每一個(gè)凝固的熔池在熔化也經(jīng)常會(huì)實(shí)施來(lái)減輕不利的影響和獲得均勻的元素的分布,。

DED的冷卻速率取決于激光功率和掃描速度，并主要影響著打印的HEA產(chǎn)品的相組成和晶界結(jié)構(gòu)的特征,。激光功率的增加會(huì)導(dǎo)致冷卻速率的降低和提供給相有足夠的時(shí)間來(lái)進(jìn)行相變,。Kunce等人發(fā)現(xiàn)在激光功率高于1KW的時(shí)候，在TiZrNbMoV HEAs的制造中產(chǎn)生BCC的相,，而在低功率的時(shí)候,，如300W的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生BCC+NbTi4類型的相，具有富Zr的析出相,。此外,，掃描速度的增加對(duì)冷卻速率的進(jìn)一步的減少尺寸起作用。他們同時(shí)也展示了在DED的時(shí)候,，當(dāng)掃描速度自2.5增加到40 mm s−1的時(shí)候,，冷卻速率自2.6 × 10exp（3）到 4.4 × 10exp（4） K s−1，會(huì)導(dǎo)致HEA打印的AlCoCrFeNi 產(chǎn)品的晶粒自108.3到 30.6 μm變化,。冷卻速率可以通過(guò)產(chǎn)品的熱溫度梯度G和晶體的生長(zhǎng)速率R來(lái)確定,，這確定著顯微組織的細(xì)化問(wèn)題。G是T隨著距離的變化的溫度導(dǎo)數(shù),，用dT/dx在熔池內(nèi)進(jìn)行表示,，而R則取決于掃描速度和激光方向與晶體生長(zhǎng)方向之間的夾角。較高的冷卻速率（即G × R）會(huì)導(dǎo)致較高的過(guò)冷，由此增加了孕育速率和孕育的生長(zhǎng)速率,。由此,，由于晶粒生長(zhǎng)在打印的產(chǎn)品中出現(xiàn)阻擋而造成晶粒細(xì)化的現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。

DED呈現(xiàn)出巨大的能力來(lái)發(fā)展功能梯度的HEA產(chǎn)品,，通過(guò)原位合金化元素粉末來(lái)實(shí)現(xiàn),。Borkar等人則研究了DED打印的梯度AlxCrCuFeNi2 (0 ≤ x ≤ 1.5)[163] 和 AlCoxCr1−xFeNi (0 ≤ x ≤ 1) HEA 產(chǎn)品的顯微組織和相組成。相組成和晶粒結(jié)構(gòu)特征的變化依據(jù)預(yù)設(shè)的成分梯度進(jìn)行了創(chuàng)建,。隨著Al含量的增加,，打印的AlxCrCuFeNi2 HEA產(chǎn)品獲得的顯微組織自無(wú)序的FCC向FCC+有序的L12和向無(wú)序的BCC+有序的B2進(jìn)行轉(zhuǎn)變，見(jiàn)圖4所示,。有序和無(wú)序相之間的差別在于原子是否占據(jù)著特定晶格的位置,。Al的添加擾亂了FCC晶格，誘導(dǎo)密排的FCC相向更加松散的BCC相轉(zhuǎn)變,。BCC為基礎(chǔ)的參考相在高Al含量的時(shí)候是由于部分有序的Ni和Al原子在一些特定的位置造成的,。較低的溫度下，一個(gè)完全的有序BCC相,，B2（富集Ni和Al）,，就非常容易的是積極有利的。

▲圖4. 采用DED進(jìn)行打印的AlxCuCrFeNi2 HEA產(chǎn)品的梯度成分變化的顯微組織：a) 形貌特征,；b) Al0.8CuCrFeNi2的EBSD結(jié)果, b1)在不同方向上的EBSD結(jié)果和反極圖, b2)相圖在無(wú)標(biāo)化FCC和BCC區(qū)域的圖 ,；b3) 在B1進(jìn)行選擇的晶粒的極圖；c) AlCuCrFeNi2的EBSD結(jié)果, c1) 不同的方位和反極圖, c2)相圖無(wú)標(biāo)化 FCC 和 BCC區(qū)域,；c3)在選擇的晶粒C1的時(shí)候的反極圖

枝晶內(nèi)的相FCC,，枝晶間的區(qū)域?yàn)锽CC，見(jiàn)圖4所示,。AlCrCuFeNi2產(chǎn)品呈現(xiàn)出較大比例的BCC,，在圖4c中的綠色區(qū)域，但小的FCC晶粒（見(jiàn)圖4c中的紅色區(qū)域）同 Al0.8CrCuFeNi2產(chǎn)品相比較的話,。較高的Al含量不僅可以促進(jìn)較高體積分?jǐn)?shù)的B2相,，同時(shí)還可以細(xì)化等軸晶。Sista等人的研究則顯示了相似的結(jié)果,，在Al/Ni比例降低的時(shí)候,， AlxCoCrFeNi2−x HEA產(chǎn)品的晶格參數(shù)增加和顯微組織按照如下順序進(jìn)行排列：枝晶，等軸晶,，柱狀晶,。Gwalani等人則使用DED技術(shù)發(fā)展了梯度的 AlxCoCrFeNi HEA (0.3 ≤ x ≤ 0.7) 產(chǎn)品。結(jié)果顯示Al0.3CoCrFeNi得到了FCC相,，而 不是Al0.7CoCrFeNi had FCC + B2 相,，這在Monhanty等人的研究中也被觀察到,。打印的梯度HEA產(chǎn)品得到的不均勻的顯微組織由各向異性和等軸的FCC相，B2相在晶界析出,，以及B2和FCC晶粒的混合相呈現(xiàn)出原始的板條形貌,。

相反，沒(méi)有明顯的相變會(huì)在梯度的 AlCoxCr1−xFeNi中生成,。如圖5a-d所示,，一個(gè)混合的網(wǎng)絡(luò)狀有序的B2+無(wú)序的BCC相會(huì)在AlCrFeNi相中生成，顯示出晶粒中的失穩(wěn)分解,。圖5e顯示的是無(wú)序的FCC相屬于在晶界的析出相和在打印的AlCo0.8Cr0.2FeNi相中的錯(cuò)配相。從衍射晶界的析出相的暗場(chǎng)圖像在指數(shù)為FCC相（圖5f-h）的[111]和 [011]的軸的時(shí)候,。如圖5i所示,，通過(guò)FCC析出相通過(guò)TEM進(jìn)行得到的成分輪廓確定了它的成分為36Co–29Fe–19Ni–11Cr–5Al (at%)。比較看來(lái),，B2+BCC晶粒的成分為29Co–18Fe–29Ni–4Cr–20Al (at%),。隨著較高的Cr含量，梯度的HEAs在BCC相中呈現(xiàn)出較大程度的失穩(wěn)成分,，導(dǎo)致不同的共軛相的發(fā)生,。

▲圖5. 在DED打印的梯度AlCoxCr1−xFeNi HEA產(chǎn)品的相的識(shí)別：a)來(lái)自晶格B2反射在[001]區(qū)域軸（X=0）時(shí)的暗場(chǎng)圖像 ；b) TEM 圖像, c) 3D 重構(gòu)的原子,，來(lái)自原子探針圖像測(cè)量,；d) 在12 at%的等值面時(shí)的成分輪廓面, e)晶界的區(qū)域 (x = 0.8), f) 自晶界的析出xiang得到的暗場(chǎng)相 , g,h) 自[111]FCC 和[110]FCC區(qū)域軸的析出相的選區(qū)衍射結(jié)果；i) 橫穿析出相的成分輪廓相,；

Dobbelstein等人最近的一個(gè)研究采用DED技術(shù)發(fā)展了無(wú)裂紋的難熔 Ti25Zr50−xNbxTa25 HEA產(chǎn)品,，成分X自0到50變化。打印的梯度的柱狀結(jié)構(gòu)的顯微組織見(jiàn)圖6a,。等軸晶在區(qū)域E演化在區(qū)域A中形成拉伸的晶粒,，沿著平均晶粒為2 到60 μm的平均尺寸進(jìn)行增加。晶界和枝晶的核心（用紅色的箭頭顯示）富集Ta元素,，而其他的則呈現(xiàn)出相反的趨勢(shì),，對(duì)于Zr，強(qiáng)烈的用來(lái)貧枝晶區(qū)域,。一個(gè)二次富集Ta的BCC相（使用黃色的箭頭顯示）位于富集Zr的BCC基材（圖6b）的晶界,。晶粒的增加取決于冷卻速率。這一規(guī)則同時(shí)也在DED打印的梯度的 AlCrFeMoVx HEA 產(chǎn)品中的顯微組織中發(fā)現(xiàn),。單一的BCC相在整個(gè)成分范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn),，這導(dǎo)致V元素的較高的溶解。V的含量從0.3增加到18.5at%的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致顯微組織的變化,，此時(shí)等軸晶的平均晶粒尺寸為68 μm形成拉伸的晶粒,，平均的長(zhǎng)度和寬度分別為165 和 110 μm,。這些工作顯示了成分梯度變化的DED打印的HEA產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)元素粉末比例的迭代調(diào)整，從而促進(jìn)調(diào)制打印產(chǎn)品的顯微組織和獲得理想的性能,。

▲圖6. 采用DED技術(shù)打印的梯度Ti25Zr50−xNbxTa25 HEA產(chǎn)品的顯微組織：a) 取自EBSD的顏色代碼的晶粒方位圖和擴(kuò)大的背反射圖在不同位置的結(jié)果,；b) 采用EBSD獲得的顏色為代碼的圖，顯示基材和二次相在晶界的情況,，自A到位置E,，X的變化為0到50

除此之外，Welk提供了一個(gè)新的視野使用DED發(fā)展了梯度的產(chǎn)品自塊體玻璃到HEA,。特別的,，兩個(gè)產(chǎn)品的成分梯度變化，自Zr57Ti5Al10Cu20Ni8 到CoCrFeNiCu0.5 和自 TiZrCuNb到 (TiZrCuNb)65Ni35,，進(jìn)行了打印和不同的顯微組織進(jìn)行了表征,。形成的大量的非晶結(jié)構(gòu)和后者呈現(xiàn)出一個(gè)非晶的基材/晶態(tài)的枝晶結(jié)構(gòu)。同時(shí)證實(shí)成分的組成為非晶的基材和伴隨著均勻分布的晶態(tài)的顆粒,，可以促進(jìn)機(jī)械性能的增加,。

HEA塊體產(chǎn)品和HEA涂層在使用DED技術(shù)進(jìn)行制備的時(shí)候，其晶體的特征是不同的,。圖7比較了AlxCoCrFeNi HEA產(chǎn)品和涂層在Al的含量相同的時(shí)候 (x = 0.3, 0.6和 0.85)的典型組織,。自圖7ab可以看出，晶粒為柱狀晶且伴隨著一個(gè)強(qiáng)烈的〈001〉顯微織構(gòu),，這在Joseph等人打印Al0.3CoCrFeNi 和 Al0.85CoCrFeNi 產(chǎn)品的時(shí)候被觀察到,，但在Al0.6CoCrFeNi塊體產(chǎn)品的時(shí)候成為枝晶或等軸的隨機(jī)的晶體方向。無(wú)論如何,，HEA涂層在Chao等人的研究中呈現(xiàn)出粗大的柱狀晶且伴隨著一個(gè)隨機(jī)的晶體織構(gòu),。但Al含量增加的時(shí)候，平均晶粒尺寸自 40.9 降低到 32.5 μm,，見(jiàn)圖7cd所示,。顯微組織的差異取決于顯著不同的打印工藝。打印的HEA產(chǎn)品的沉積區(qū)經(jīng)受著較高的聚集的能量和較長(zhǎng)的相互作用時(shí)間,，這一較長(zhǎng)的作用時(shí)間是隨后的層所造成的,。此時(shí)先沉積的層會(huì)有一個(gè)短時(shí)間的退火處理。然而,，元素的分離和相的偏析在HEA涂層制備的時(shí)候會(huì)受到限制,，這是因?yàn)橐话銥閱螌映练e。

圖7. DED AlxCoCrFeNi HEA塊體產(chǎn)品和涂層的時(shí)候在平行于制造方向的顯微組織的對(duì)比：a) SEM（掃描電鏡）照片顯示了表面形貌和 b) 相應(yīng)的反極圖,，該圖是通過(guò)EBSD獲得的,， c) SEM 的形貌圖和 d) 沉積涂層的反極圖

諸多努力正在發(fā)展DED用于難熔HEA產(chǎn)品的制備，如MoNbTaW,，TiZrNbHfTa和 TiZrNbMoV均屬于難熔的且難于熔化均勻,。除此之外,，新穎的HEA復(fù)合材料也采用DED進(jìn)行了發(fā)展，如AlCoCrFeCu在添加Y穩(wěn)定的ZrO2來(lái)減少為裂紋和細(xì)化顯微組織,，CoCrFeMnNi中添加TiC和WC來(lái)提高它的拉伸強(qiáng)度,，其他的例子中的相和晶體特征，在采用DED打印HEA產(chǎn)品的時(shí)候也進(jìn)行了總結(jié),。

未完待續(xù),！