（3）層厚和掃描間距：通過(guò)調(diào)整層厚和掃描間距，可以優(yōu)化疊層質(zhì)量，降低孔隙率，從而提高材料的機(jī)械性能。

現(xiàn)有研究中不少學(xué)者已通過(guò)調(diào)整高熵合金制備過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)一步改善其性能：

Liu等在對(duì)AlxCoCrFeNi高熵合金的研究中，通過(guò)控制高熵合金元素比例和增材制造的預(yù)熱參數(shù)，發(fā)現(xiàn)均勻的固溶體相結(jié)構(gòu)對(duì)于提高材料抗裂性能至關(guān)重要。在元素比優(yōu)化的條件下，調(diào)控激光掃描路徑和掃描策略可以有效降低內(nèi)部殘余應(yīng)力，從而減少裂紋生成。通過(guò)優(yōu)化熔池的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了晶粒結(jié)構(gòu)的均勻化，證明了激光路徑的精細(xì)設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整對(duì)于制備高性能高熵合金的重要性。

Niu等研究了利用激光粉末床熔融技術(shù)（LPBF）制備高熵合金，并結(jié)合深冷處理以改善材料性能。通過(guò)調(diào)整激光功率、掃描速度和層厚度等關(guān)鍵參數(shù)，顯著減少了制備過(guò)程中微裂紋的產(chǎn)生，并實(shí)現(xiàn)了組織結(jié)構(gòu)的細(xì)化。研究發(fā)現(xiàn)深冷處理可以誘發(fā)晶體中退火孿晶的形成，從而提高材料的強(qiáng)度與韌性平衡。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，細(xì)晶粒與高密度孿晶的協(xié)同作用是實(shí)現(xiàn)性能提升的重要機(jī)制。

Song等研究了不同激光功率和掃描速度對(duì)孔隙率和核平均取向偏差（KAM）的影響。圖4所示為激光粉末床熔融技術(shù)不同參數(shù)下的孔隙率，可以看出激光功率一定時(shí)，隨著掃描速率的增加，孔隙率顯著增加。當(dāng)掃描速率一定時(shí)，激光功率的改變對(duì)孔隙率影響不大。激光功率和掃描速度對(duì)熔池穩(wěn)定性與孔隙率的影響具有顯著的非線性特征。在適當(dāng)范圍內(nèi)，較高掃描速度有助于提高熔池的形狀穩(wěn)定性與冷卻均勻性，從而減少孔隙率。KAM值可用于反映晶格失配的程度，靠近晶界的區(qū)域一般具有相對(duì)較高的KAM值，而晶粒內(nèi)部區(qū)域的KAM值幾乎為零，相鄰晶粒之間的晶格失配可能導(dǎo)致嚴(yán)重的局部殘余應(yīng)變。KAM可用于估計(jì)激光粉末床熔融技術(shù)樣品的位錯(cuò)密度，不同激光粉末床熔融工藝參數(shù)下的KAM值如圖5所示，適當(dāng)范圍內(nèi)的激光功率和掃描速度提升了激光粉末床熔融過(guò)程中熔池的穩(wěn)定性，減少了孔隙率，提高了致密性。通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)使得Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6高熵合金的拉伸屈服強(qiáng)度提升至417.0 MPa，延伸率可達(dá)33.9%。同時(shí)形成了獨(dú)特的位錯(cuò)–析出網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)了綜合性能，包括優(yōu)異的軟磁性和力學(xué)性能。以上研究表明，適當(dāng)?shù)膮��?shù)調(diào)節(jié)能顯著改善微觀結(jié)構(gòu)的均勻性，從而提高力學(xué)性能和功能特性。因此，優(yōu)化掃描速度需要考慮其非線性影響，并與激光功率等參數(shù)協(xié)同調(diào)控，以獲得最佳致密性。
 

Ma等通過(guò)設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)和利用多組元效應(yīng)，制備的高熵合金實(shí)現(xiàn)了超越傳統(tǒng)金屬和異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)金屬的強(qiáng)度–延展性組合，其屈服強(qiáng)度和拉伸應(yīng)變關(guān)系如圖6所示。同時(shí)該研究通過(guò)調(diào)控增材制造過(guò)程中熱處理參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異質(zhì)性結(jié)構(gòu)對(duì)高熵合金的強(qiáng)度和塑性具有明顯的協(xié)同作用。圖7通過(guò)總結(jié)和對(duì)比不同微觀結(jié)構(gòu)高熵合金的性能，說(shuō)明了異質(zhì)性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵作用。采用不同的冷卻速率和熱處理工藝，如深低溫處理和多次熱循環(huán)，成功制備了納米級(jí)析出物和高密度晶界位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果表明這些優(yōu)化方法能夠顯著提升材料的強(qiáng)度，同時(shí)保持良好的塑性。圖8所示為相變誘導(dǎo)塑性（Transformation-induced plasticity，TRIP）效應(yīng)和孿生誘導(dǎo)塑性（Twinning-induced plasticity，TWIP）效應(yīng)對(duì)不同材料中屈服強(qiáng)度與均勻拉伸應(yīng)變的影響，其中TRIP HEAs表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，說(shuō)明通過(guò)相變和孿晶效應(yīng)優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)的重要性。該研究進(jìn)一步證明，通過(guò)引入異質(zhì)性可以有效緩解增材制造中常見(jiàn)的裂紋問(wèn)題，并在材料的性能設(shè)計(jì)中提供更大的靈活性，熱處理工藝和冷卻速率的精確控制是優(yōu)化高熵合金力學(xué)性能的關(guān)鍵。
 

除了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中優(yōu)化調(diào)整制備高熵合金的工藝參數(shù)和條件外，對(duì)制得的高熵合金進(jìn)行熱處理或后處理也能改善其性能。

熱等靜壓（HIP）是減少孔隙率的重要手段。研究表明，在1150 °C和150 MPa對(duì)增材制造的CrMnFeCoNi合金進(jìn)行3 h熱等靜壓處理，可以顯著降低殘余應(yīng)力并改善元素分布均勻性。但熱等靜壓可能導(dǎo)致相轉(zhuǎn)變和晶粒粗化，對(duì)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。因此熱等靜壓工藝的選擇需要綜合考慮材料的微觀結(jié)構(gòu)與性能需求。

深度低溫處理（DCT）通過(guò)快速冷卻和再加熱促進(jìn)納米孿晶、堆垛層錯(cuò)和位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)的形成，進(jìn)一步改善了材料的屈服強(qiáng)度和塑性。Li等研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)深度低溫處理能夠顯著增加缺陷密度，實(shí)現(xiàn)相結(jié)構(gòu)從FCC到HCP的轉(zhuǎn)變，優(yōu)化了拉伸強(qiáng)度和延展性。Song等通過(guò)液氮快速冷卻和水浴加熱的方法進(jìn)行深度低溫處理，增強(qiáng)了高熵合金的位錯(cuò)密度和孿晶結(jié)構(gòu)，使拉伸強(qiáng)度和延展性得到顯著提升，F(xiàn)CC到HCP轉(zhuǎn)變也更加均勻，提高了材料的綜合穩(wěn)定性。證明深度低溫處理可以通過(guò)調(diào)控位錯(cuò)密度與晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，優(yōu)化高熵合金的力學(xué)性能。

激光沖擊強(qiáng)化（LSP）通過(guò)高能脈沖激光在材料表面引發(fā)沖擊波，產(chǎn)生梯度微觀結(jié)構(gòu)和壓縮殘余應(yīng)力，從而顯著提升材料的強(qiáng)度和延展性。對(duì)激光增材制造的CrMnFeCoNi合金進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化處理后，其失效模式從混合延性–脆性失效轉(zhuǎn)變?yōu)榧冄有允�效，同時(shí)提升背應(yīng)力硬化效應(yīng)，增強(qiáng)材料的塑性變形能力。

退火作為一種常見(jiàn)的熱處理工藝，可以通過(guò)降低位錯(cuò)密度和優(yōu)化析出相結(jié)構(gòu)，改善材料的綜合性能。Zhu等將選擇性激光熔化技術(shù)制備的CrMnFeCoNi合金在900 °C退火1 h后，晶粒細(xì)化和析出相的增強(qiáng)效應(yīng)使得高熵合金的強(qiáng)度和延展性顯著提升。此外，控制退火溫度和退火時(shí)間可誘導(dǎo)析出相均勻分布，實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能的進(jìn)一步優(yōu)化。Song等對(duì)打印樣品在750 ℃下進(jìn)行退火處理，形成了L12和B2型析出物，使得樣品的屈服強(qiáng)度提升至1201 MPa，極限強(qiáng)度達(dá)到1512 MPa，同時(shí)保持了15.1%的延展性，該實(shí)驗(yàn)證明了退火誘導(dǎo)的析出強(qiáng)化機(jī)制及退火工藝生成的納米析出物對(duì)材料綜合性能的顯著貢獻(xiàn)。

近年來(lái)，上述技術(shù)的組合應(yīng)用也為性能綜合提升提供了新的可能性。退火與激光沖擊強(qiáng)化工藝結(jié)合，可以顯著細(xì)化粗晶粒并形成變形孿晶，從而同時(shí)提高強(qiáng)度和延展性�；�于深度低溫處理和循環(huán)深度低溫處理的創(chuàng)新方法，為進(jìn)一步優(yōu)化增材制造高熵合金的微觀組織與宏觀性能提供了廣闊的研究空間。

3.2  組織與性能關(guān)聯(lián)分析
實(shí)驗(yàn)研究表明，高熵合金的性能與其微觀組織特征密切相關(guān)。晶粒的大小、形狀和取向直接影響材料的強(qiáng)度、延展性和疲勞性能。例如，細(xì)小晶粒通過(guò)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)提升了材料強(qiáng)度，納米析出物的存在則進(jìn)一步增強(qiáng)了強(qiáng)化效果。變形孿晶的生成不僅提升了材料的延展性，還對(duì)位錯(cuò)滑移產(chǎn)生釘扎效應(yīng)，從而改善硬度。

研究還揭示了析出相在強(qiáng)化機(jī)制中的作用。高密度碳化物納米析出物通過(guò)增強(qiáng)對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的抵抗力，大幅提高了材料的屈服強(qiáng)度。此外，某些合金體系在退火過(guò)程中形成了L12和L21雙重析出相，這種結(jié)構(gòu)顯著提升了材料的拉伸強(qiáng)度和抗疲勞性能。

宏觀尺度上的異質(zhì)性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也證明了其在性能優(yōu)化中的重要性。通過(guò)引入梯度殘余應(yīng)力分布和復(fù)雜相結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度與延展性的良好平衡。微觀組織的精準(zhǔn)調(diào)控，例如通過(guò)快速冷卻形成過(guò)飽和固溶體，以及通過(guò)多次熱處理引入多尺度結(jié)構(gòu)，均可使高熵合金的綜合性能得到進(jìn)一步優(yōu)化。

Song等深入研究了高熵合金組織與性能方面存在的關(guān)系，得出以下結(jié)論：

（1）高熵合金的強(qiáng)度來(lái)源于固溶強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化和析出強(qiáng)化。例如，快速冷卻導(dǎo)致的亞穩(wěn)納米析出物（如金屬間化合物、碳化物等）顯著提高了高熵合金的硬度和屈服強(qiáng)度。同時(shí)，在LPBF條件下，高冷卻速率形成了細(xì)小的柱狀晶與胞狀亞晶，顯著提升材料的屈服強(qiáng)度。納米尺度的析出物（如Cr-rich析出物）在BCC相中形成，與FCC相協(xié)同作用，增強(qiáng)了材料的強(qiáng)度和延展性。

（2）高熵合金的塑性與韌性主要取決于其相結(jié)構(gòu)，F(xiàn)CC相的滑移系較多，位錯(cuò)易于運(yùn)動(dòng)，延展性優(yōu)異；BCC相由于滑移系較少且有較高的剪切模量，塑性較低。通過(guò)雙相結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（如FCC+BCC復(fù)合相），可有效改善強(qiáng)度–延展性平衡，F(xiàn)CC相的柔韌性與BCC相的硬度形成互補(bǔ)，使得材料在高強(qiáng)度下仍能保持較好的塑性。

（3）增材制造高熵合金中細(xì)小的柱狀晶和非平衡亞穩(wěn)相提高了抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力，但孔隙率和熔池邊界缺陷會(huì)削弱疲勞壽命。

（4）FCC相在低溫下保持了較高的韌性，而B(niǎo)CC相在低溫下易發(fā)生脆–韌轉(zhuǎn)變。通過(guò)微合金化和熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，可部分改善這一缺陷。對(duì)加工好的材料進(jìn)行退火，能夠顯著改善材料性能。

Ma等通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，晶粒大小、分布、析出物的均勻性以及位錯(cuò)密度是決定高熵合金力學(xué)性能的主要因素。細(xì)小晶�？梢燥@著提高材料的強(qiáng)度，而析出物的數(shù)量和分布對(duì)塑性起到了調(diào)控作用。同時(shí)，孿晶結(jié)構(gòu)的引入不僅增強(qiáng)了材料的延展性，還能通過(guò)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)提升硬度。Niu等研究發(fā)現(xiàn)高熵合金中非平衡組織（如柱狀晶和胞狀亞結(jié)構(gòu)）可以通過(guò)快速冷卻過(guò)程得到顯著優(yōu)化。這些結(jié)構(gòu)提升了高熵合金的硬度和抗拉強(qiáng)度，但也可能因?yàn)闅堄鄳?yīng)力增加而導(dǎo)致裂紋敏感性上升。通過(guò)調(diào)控?zé)崽幚頊囟群蜁r(shí)間，可以誘導(dǎo)析出強(qiáng)化機(jī)制的發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)性能的進(jìn)一步提升。研究表明，微觀組織與力學(xué)性能之間存在著高度耦合關(guān)系，材料的性能可以通過(guò)精準(zhǔn)控制組織演變實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)。

現(xiàn)有問(wèn)題與未來(lái)展望
盡管目前已有很多有關(guān)高熵合金的研究，但高熵合金的發(fā)展與應(yīng)用仍存在較多問(wèn)題。首先，在增材制造過(guò)程中由于高熔點(diǎn)和低熔點(diǎn)元素的蒸發(fā)率差異，易出現(xiàn)成分偏析和微觀組織不均的現(xiàn)象。例如，在選擇性激光熔化和直接能量沉積工藝中，不同元素的凝固速度差異會(huì)導(dǎo)致元素分布不均勻，影響材料的力學(xué)性能和抗疲勞性能。其次，雖然快速冷卻和高溫梯度是增材制造的特點(diǎn)，但也導(dǎo)致了顯著的殘余應(yīng)力和裂紋敏感性。尤其是在選擇性激光熔化工藝中，高能激光快速熔化和凝固金屬粉末，產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，使得裂紋的形成和擴(kuò)展成為制備過(guò)程中不可忽視的問(wèn)題。盡管增材制造能夠通過(guò)快速冷卻形成非平衡組織（如細(xì)柱狀晶和納米析出物），但對(duì)微觀組織的精準(zhǔn)控制仍存在挑戰(zhàn)。例如，組織的晶粒細(xì)化和取向調(diào)整需要對(duì)激光功率和掃描速度等參數(shù)進(jìn)行高度優(yōu)化，而這些參數(shù)間的交互作用尚未完全明晰，仍需要進(jìn)行大量研究與測(cè)試。最后，高熵合金的性能優(yōu)化需要在納米、微觀和宏觀尺度上同時(shí)實(shí)現(xiàn)，但增材制造技術(shù)通常只能在某一尺度上有顯著優(yōu)勢(shì)。例如，快速冷卻有助于微觀組織的細(xì)化，但可能對(duì)宏觀力學(xué)性能（如抗疲勞和延展性）產(chǎn)生負(fù)面影響。以上方面還需要研究人員的不斷努力，不斷提升制造工藝。

未來(lái)研究人員可以聚焦于開(kāi)發(fā)具有更好成分均勻性和流動(dòng)性的高熵合金粉末。通過(guò)引入表面涂層或合金元素調(diào)控蒸發(fā)率，減少成分偏析；或者通過(guò)預(yù)熱基板、優(yōu)化掃描路徑以及采取后處理（如熱等靜壓和深度低溫處理），減少裂紋敏感性和殘余應(yīng)力。開(kāi)發(fā)能夠自愈裂紋的高熵合金材料也是一個(gè)重要的發(fā)展方向�；蛘哐芯慨愘|(zhì)結(jié)構(gòu)、梯度材料和多相復(fù)合材料的設(shè)計(jì)，通過(guò)不同區(qū)域的成分或組織變化實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度、韌性和抗疲勞性能的平衡，同時(shí)滿足多功能需求。開(kāi)發(fā)基于非傳統(tǒng)熱源的增材制造技術(shù)，例如超聲波增材制造（UAM）或電化學(xué)增材制造（EAM），也可以彌補(bǔ)當(dāng)前增材制造技術(shù)的局限性。

將新興技術(shù)與制造工藝相結(jié)合是提升加工效果的重要途徑。例如，通過(guò)協(xié)同優(yōu)化激光功率、掃描速度和掃描策略，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜工藝參數(shù)的智能化控制。近年來(lái)，機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）和人工智能技術(shù)的引入，為選擇性激光熔化技術(shù)加工高熵合金的研究提供了新思路。Tan等采用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可以預(yù)測(cè)通過(guò)選擇性激光熔化技術(shù)制得的高熵合金的顯微組織和力學(xué)性能，機(jī)器學(xué)習(xí)策略流程圖如圖9所示。通過(guò)優(yōu)化材料描述符和機(jī)器學(xué)習(xí)模型，研究者們成功構(gòu)建了一個(gè)模型，該模型在區(qū)分選擇性激光熔化技術(shù)加工高熵合金的面心立方、體心立方和雙相結(jié)構(gòu)方面，準(zhǔn)確率達(dá)到了81.58%。此外，還開(kāi)發(fā)了預(yù)測(cè)拉伸性能的優(yōu)化模型，對(duì)極限拉伸強(qiáng)度（UTS）和屈服強(qiáng)度（YS）預(yù)測(cè)的平均絕對(duì)百分比誤差（MAPE）分別為20.43%和20.25%，具有較高的可靠性。實(shí)驗(yàn)表明，使用選擇性激光熔化技術(shù)制造的多種高熵合金，實(shí)際性能與預(yù)測(cè)結(jié)果具有良好的一致性。未來(lái)研究也可以更加關(guān)注增材制造過(guò)程中的多物理場(chǎng)模擬，以精準(zhǔn)預(yù)測(cè)熔池行為和微觀組織演變。
 

結(jié)束語(yǔ)
     本文系統(tǒng)總結(jié)了增材制造技術(shù)在高熵合金領(lǐng)域的研究進(jìn)展，并重點(diǎn)分析了不同增材制造技術(shù)的工藝特點(diǎn)及其在組織調(diào)控中的作用。增材制造技術(shù)中的高冷卻速率促進(jìn)了細(xì)晶組織和納米析出物的形成，而工藝參數(shù)的優(yōu)化（如激光功率、掃描速度）和后續(xù)熱處理（如退火、深冷處理）則是進(jìn)一步提高高熵合金性能的重要手段。此外，通過(guò)深入探討組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)聯(lián)，揭示了FCC、BCC、雙相結(jié)構(gòu)等對(duì)力學(xué)性能等多功能特性的關(guān)鍵影響機(jī)制。

     盡管增材制造技術(shù)在高熵合金制備中取得了諸多成果，但仍存在裂紋控制、成分偏析和大尺寸部件制造等問(wèn)題，需要展開(kāi)深入研究。未來(lái)可能的發(fā)展方向包括：（1）開(kāi)發(fā)適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用的高效制備工藝；（2）利用人工智能優(yōu)化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控；（3）探索新型高熵合金體系，結(jié)合多尺度模擬技術(shù)，推動(dòng)理論與實(shí)驗(yàn)的協(xié)同發(fā)展。隨著增材制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，高熵合金將在更廣泛的領(lǐng)域發(fā)揮其潛力，為先進(jìn)材料科學(xué)與制造技術(shù)的融合提供新的動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)（略）

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