近日，機械工程學院潘存良博士團隊在國際知名期刊Virtual and Physical Prototyping（IF:10.2，中科院一區Top 期刊）發表題為“Enhancing the strength-ductility synergy in CoCrNi medium-entropy alloys via grain boundary segregation engineering”的研究論文。該研究系統揭示了硼（B）元素含量對 CoCrNi 中熵合金微觀組織演變、力學性能及耐腐蝕機制的影響規律，創新性提出 “晶界偏析調控” 技術路徑，為解決激光增材制造中的熱裂紋難題提供了全新方案。
圖1 采用LPBF設備制備CCN、CCN-0.4B和CCN-0.8B合金的微觀結構：(a)-(c)光學顯微鏡(OM)圖；(d)-(f)掃描電子顯微鏡(SEM)圖；(g)-(i)電子背散射衍射(EBSD)圖
圖2 采用LPBF制備的CCN-0.8B合金的TEM圖和相應元素分布圖：(a)相應區域的明場像和元素分布；(b) Cr2B/基體界面的HR-TEM圖；(c-c1)基體的HR-TEM圖和FFT圖；(d-d1) Cr2B的HR-TEM圖和FFT圖；以及(e-e1)富B沉淀相的HR-TEM圖和FFT圖
圖3（a）室溫下LPBF制造的CCN-0.8B合金和316L SS的應力-應變曲線；（b）CoCrNi系中熵合金的力學性能對比圖
圖4（a-b）采用LPBF制備的CCN-0.8B和316L SS在3.5 wt. %NaCl溶液的電化學阻抗譜(EIS)結果；(a1-a5)高分辨率XPS對316 L SS形成的鈍化膜的成分定量分析；（b1-b5）高分辨率XPS對CCN-0.8B形成的鈍化膜的成分定量分析
CoCrNi中熵合金在激光粉末床熔融（LPBF）成型過程中，因極高冷卻速率與晶格畸變效應，易產生熱裂紋缺陷，嚴重制約其工程應用。團隊提出通過晶界偏析工程抑制熱裂紋的策略，成功制備出含 0.8 at.% B 的無裂紋 CoCrNi-B 合金，實現強度-塑性協同提升，為激光增材制造高綜合性能中熵合金提供了可工程化的技術路線，有望推動該類材料在航空航天、海洋工程等極端環境中的應用。
該研究獲得湖南省自然科學基金青年項目、湖南省教育廳科學研究基金項目、南華大學博士啟動基金項目和廣東省金屬新材料制備與成形重點實驗室開放課題聯合資助。潘存良博士為唯一通訊作者，碩士研究生王博文為第一作者，南華大學機械工程學院為論文第一署名單位。
論文鏈接:https://doi.org/10.1080/17452759.2025.2515238
責任編輯 于航
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