传统单相结构材料存在性能瓶颈，往往难以满足航空航天、生物工程、汽车等领域对高性能、轻量化、多功能集成的迫切需求，其局限性促进双相材料体系得到广泛探索。然而，由于传统铸造、锻造等制备技术对材料成分和空间结构的控制能力有限，难以实现具有定制微观结构的相控材料制备。相比之下，增材制造在制备相可控材料方面拥有巨大潜力，其中，采用多送粉系统的激光辅助增材制造（LAAM）在精确控制微观结构演变方面具有独特优势。
为此，广东省科学院智能制造研究所先进激光与增材制造技术研究中心毕贵军研究员团队联合南方科技大学、西安理工大学、山东大学、瑞士联邦材料科技研究所、白俄罗斯国家科学院斯捷潘诺夫物理研究所、香港城市大学进行深入研究，提出一种利用激光辅助增材制造技术制备多主元合金的新方法，为具有空间定制性能构件的直接制造提供了新途径。研究团队采用双送粉策略，将面心立方（FCC）结构CoCrNi与体心立方（BCC）结构CoCrNiAl₀.₆TiFe的多主元合金粉末相结合，制备出一系列具有可调FCC-BCC双相结构和定制力学性能的材料，并在制造过程中通过独立调节送粉速率，实现对熔池相变的精确控制。在此基础上，团队系统探讨了合金的微观结构演变、强化机制及其原位变形行为。研究发现，随着原料中BCC型CoCrNiTiFeAl0.6粉末比例增加，Al/Ti元素偏析诱导B2有序相析出，合金相结构从单一FCC相逐渐转变为FCC-BCC双相，合金屈服强度提升了82.5%，达到887.2 MPa，加工硬化率显著增强，实现了机械性能的原位调控。
图1 激光辅助增材制造合金的力学性能：(A) DIC应变分布图；(B) 工程应力-应变曲线；(C) 真实应力-应变曲线；(D) 加工硬化率曲线
图2 CoCrNi合金的EBSD与TEM/STEM表征结果
图3 CoCrNi(Al0.6TiFe)0.2合金的EBSD与STEM表征结果
本研究为探索增材制造工艺、相结构调控与力学性能之间的内在联系建立了基础框架，为开发新一代高性能工程材料开辟了新路径。相关研究成果发表于中科院一区（TOP）期刊Rare metals（材料科学），广东省科学院智能制造研究所陈立佳博士为第一作者，毕贵军研究员为通讯作者，有关工作得到广东省联合基金重点项目，广东省科学院提升产业技术创新能力行动专项等相关项目的资助。
论文信息：Chen, Lijia ; Zou, Sihao ; Sui, Shang ; Weng, Fei ; Huangfu, Shangxiong ; Cao, Lichao ; Zhang, Hao ; Gaponenko, Sergey-Vasilievich ; Yang, Tao ; Ju, Jiang ; Zhao, Lidong ; Lu, Wenjun ; Bi, Guijun. In situ tuning of FCC–BCC dual phase and mechanical properties in multi-principal element alloys via laser-aided additive manufacturing. Rare metals, 2025, Vol.44 (10), p.7829-7845.
https://doi.org/10.1007/s12598-025-03420-w
供稿：省科学院智能制造所
撰稿：陈立佳 凌翔
审稿：黄丹 范清 郭泽宜
校稿：徐超 肖捷 章震
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