盖世汽车讯 高熵合金是由五种或更多元素组成的材料（每种元素的原子比在5-35%之间），具有卓越的强度、硬度、耐腐蚀性和抗氧化性，由此成为工业应用广泛的高性能材料。

（图片来源：InssTek）

尽管高熵合金具有诸多优势，但传统制造方法速度慢、效率低，而且需要进行大量后处理。目前主要有两种方法，分别是合金粉末法和混合粉末法。但这些方法都需要反复进行试验，非常耗时，而且很难实现快速迭代。

据外媒报道，韩国工业3D打印解决方案供应商InssTek开发了一项颠覆性技术，可大幅缩短和简化高熵合金的制造过程。其堵塞振动法（CVM）粉末进料系统能够在直接能量沉积（DED）3D打印过程中实时调整合金成分。由于该系统支持即时调整，无需为每次改变成分而重新启动整个过程，每次迭代的时间可从数周缩短至仅几个小时。

这种CVM送粉系统由六个粉末进料机块组成，它们可以单独或一起运行。这样可以实现：通过激活一个进料器进行单一材料沉积；通过激活两个进料器进行双材料沉积；通过同时控制多达六种不同的粉末实现多材料沉积。开发人员证明，在连续七小时的运行过程中，粉末输送速度可稳定在每分钟0.03克，据称这在业界尚属首创。

除了CVM系统外，该公司还开发了MX-Lab，这款核心软件工具名为Material Designer，可以简化高熵合金研究。借助该软件提供的一体化解决方案，材料研究人员能够无缝设计样品几何形状和合金成分，只需单击一下即可生成用于3D打印的NC代码文件。

开发人员表示，将MX-Lab和CVM系统相结合，可以实现快速合金扫描，从而比以往更加快速地探索新材料特性。此外，MX-Lab还具有Auto Z功能，可自动调整激光聚焦距离，以在材料沉积期间保持精确的能量密度。

为了验证这种高熵合金开发方法，开发人员使用CVM粉末进料系统进行直接能量沉积增材制造（DED-AM），并开发了九种不同的高熵合金样品进行测试。每个样品都采用先进的表征技术进行严格的分析。扫描电镜（SEM）和X射线能量色散谱（EDS）用于确认样品内的元素分布，以确保均匀性和稳定性。X射线衍射（XRD）验证显示，样品已成功形成面心立方（FCC）单相结构，这是保持理想机械性能的必要特征。差示扫描量热法（DSC）测量显示，这些合金的固溶温度达到了惊人的1202°C，超过传统高熵合金的标准温度范围。在生产的九个样本中，其中一个样本表现出最稳定的γ-γ原相（gamma-gamma prime phase），并展现出优异的高温性能，由此成为进一步实现工业应用的有力选项。

将CVM送粉系统与MX-Lab软件相结合，可以减少生产时间和材料浪费，大大提高了高熵合金的开发效率。生产完整的9个样本批次，整个过程仅用了4小时20分钟。其中60分钟用于设置堆叠条件，20分钟用于建模和参数调整，以及180分钟用于全部九个样品的直接能量沉积（DED）堆叠过程。相比之下，传统方法需要数周时间来生产和测试单个高熵合金样品。这一突破代表了高熵合金设计、测试和优化方式的重大转变，使人们能够在极短的时间内探索更广泛的成分。

高熵合金对于高温应用尤其有价值，约占3D打印用例的65.5%。航空航天、汽车、国防和发电等行业均受益于高熵合金的卓越性能。在汽车行业，这些材料适合用于需要承受巨大热应力和机械疲劳的部件，可以提高性能和使用寿命。

除了高熵合金研究，这项技术还可用于开发其他材料，如金属基复合材料（MMC，将金属与陶瓷或增强材料结合在一起，以增强强度、耐磨性和热稳定性等机械性能）等。另外，得益于其精确控制多材料沉积的能力，研究人员和工程师们可以根据特定工业需求来定制材料组合。