大连交大南加州大学《Nature》子刊：激光增材制作高通量开发新式超高温多主元合金！

  近来，大连交通大学的吕云卓教授团队联合南加州大学的陈文教授团队、纽约州立大学陈伟教授团队，相关研讨成果以“High-throughput discovery of ultrahigh-temperature multi-principal element alloys by combinatorial additive manufacturing”为题宣布在《Nature Communications》上，系统报导了经过激光增材制作技能快速挑选W-Re-Os系统多主元合金。所开发的合金在室温下展现出约1.8 GPa的超高屈从强度和9%的紧缩塑性，一起在1400℃高温下仍能坚持约1.4 GPa的屈从强度，并具有明显的应变硬化才能，功能远超现在已报导的其他高温合金，为航空航天、核能等范畴核心部件资料晋级供给新方案，一起为超高温合金的高效研制拓荒了全新的途径。

  该论文大连交通大学王玮琦和南加州大学刘健为一起榜首作者，大连交通大学吕云卓教授与南加州大学陈文教授为通讯作者，研讨得到了国家重点研制方案、国家自然科学基金等项目支撑。

  在航空发动机涡轮叶片、核反应堆核心部件等极点环境使用中，资料需一起具有超高强度、抗热软化才能与室温塑性，而现有资料面对功能“难以统筹”的窘境。传统镍基高温合金在1000℃以上易快速软化，缺乏以满意更高温度需求；已有的难熔多主元合金虽耐高温，但大多存在室温脆性大、耐热性缺乏等问题，且传统“试错法”研制周期长、本钱高，难以高效挑选最优成分。

  针对这一难题，研讨团队立异选用“激光增材制作高通量挑选”技能，打破传统资料研制范式。该技能经过独立操控钨（W）、铼（Re）、锇（Os）三种熔点超3000℃的难熔金属粉末进给速率，在短时间内即可制备包括约500个不同成分的块状合金样品库，掩盖整个三元相图，将候选合金制备功率提高数百倍。

  研讨团队从资料规划、制备到表征全链条立异，构建“高效挑选-精准调控-机制解析”的研制系统，终究确定最优成分W42Re30Os28合金，其功能体现远超现有高温合金，详细为：

  室温功能优异：室温下屈从强度达1.83±0.03 GPa，一起坚持9.0±0.5%的紧缩塑性，处理难熔合金“高强度与高塑性难以共存”的痛点；

  高温稳定性很高：在1400℃极点温度下，仍能保持1.38±0.02 GPa的高屈从强度，并具有明显的应变硬化才能，远超镍基高温合金及其他难熔多主元合金；

  微观结构可控：该合金构成共同的双相亚共晶安排，由六方密堆积（HCP）固溶体与ReW型体心四方（BCT）金属间化合物构成，经过基底滑移、非基底滑移、形变孪生及异质变形诱导几许必需位错等多重变形机制，协同完成强度与塑性的平衡。

  除此之外，为精准挑选最优成分，团队还引进“迫临抱负解排序法（TOPSIS）”，归纳考量1000℃高温硬度、硬度保存率及室温压痕堆垛高度三大方针，从约500个候选成分中高效确定功能最优的合金区域，为多功能方针资料挑选供给科学方法。

  所开发WReOs合金系统的优异功能，使其在航空航天、核能等极点环境范畴展现出巨大使用潜力。例如，在新一代航空发动机中，可用来制作接受超高温的涡轮叶片、燃烧室部件，提高发动机推重比与执役寿数；在核能范畴，有望作为核反应堆包壳资料或高温结构件，耐受强辐射与超高温两层极点条件。

  此外，该研讨树立的“增材快速制作+高通量表征+多方针挑选”技能结构，打破传统难熔合金研制功率低、本钱高的限制，为其他极点环境资料（如抗腐蚀、抗辐射合金）的快速开发供给可推行的范式。