研究人员开发出新型3D打印高熵超合金

3D打印技术参考注意到，专注于先进材料和制造技术的IMDEA材料研究所近日开发出一种钴基和镍基高熵超合金（CoNi-HESA），通过激光粉末床聚变（LPBF）优化用于增材制造。该研究于2025年11月18日发表在《材料与设计》期刊上，阐述了生产能够在更高温度下运行的喷气发动机部件的新路径，从而提升燃油效率和推力。

论文《新型基于CoNi的高熵超合金的激光粉末床熔融（Laser powder bed fusion of a novel CoNi-based high-entropy superalloy）》详细介绍了LPBF如何用于控制凝固过程和打印过程中晶粒均匀性。通过仔细调整激光功率、扫描速度和层厚，研究人员减少了裂纹，实现了致密且均匀的部件。这种对热梯度和冷却速率的控制直接影响合金在极端条件下的强度、延展性和抗变形能力。

IMDEA材料研究所高级研究员José Manuel Torralba教授

IMDEA材料高级研究员表示：“航空航天领域长期以来一直认识到提高飞机发动机最高工作温度以提升发动机效率的重要性。因此，开发具有卓越性能的先进金属及金属间材料投入了大量努力。”

镍基超合金因其高温强度和抗蠕变性，数十年来一直主导航空航天制造业。而钴基合金则具有更优越的氧化和防腐保护能力，但传统上在高温下机械性能较弱。CoNi-HESA合金结合了两种材料家族，实现了强度、延展性和热稳定性之间的平衡。

通过LPBF工艺中激光功率和扫描速度的精心结合，开发的CoNi-HESA非常适合抗裂纹、高密度零部件生产。研究人员证实了基于混合熵的热力学预测有效指导合金设计，验证了熵驱动配方能够改善高温机械性能的理念。他们写道：“作为最终结论，我们可以说，即通过基于混合熵的热力学预测设计含铍基超合金，可以显著改善材料性能，这一假说已被证实。”

CoNi-HESA的发展展示了基于熵的合金工程如何扩展增材制造在高应力应用中的极限。研究所的发现指向高熵合金在航空航天、能源、航天和核能领域的更广泛应用，而在极端条件下的耐久性仍是核心挑战。作者指出：“这对未来在能源、航天和核技术等领域的增材制造应用非常有前景。”

IMDEA材料公司持续研究金属增材制造的先进合金和微观结构设计，旨在拓展耐高温和机械性能关键的工业应用。CoNi-HESA代表了下一代喷气发动机及其他热需求高系统的更高效、更耐用部件的一步。#增材制造 #3D打印 

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