激光粉末床熔融原位合成La2O3纳米颗粒增强CrCoNi中熵合金的微观结构演变与力学性能

本文通过激光粉末床熔融（LPBF）技术，成功制备了原位La2O3纳米颗粒增强的CrCoNi中熵合金（MEA）。研究揭示了LaF3在高温下分解形成La2O3的机制，其平均粒径37.5 nm的均匀分布显著细化晶粒（从25.2 μm降至18.2 μm），使材料在室温（屈服强度662.59 MPa，延伸率52.12%）和800℃高温（强度584.88 MPa，延伸率54.83%）下均展现优异的强塑性平衡。该工作为设计高性能氧化物强化MEA提供了新策略。

　　

Highlight

本研究采用激光粉末床熔融（LPBF）技术，通过预合金化CrCoNi中熵合金（MEA）粉末与1.0 wt.% LaF₃的复合，成功实现了原位La₂O₃纳米颗粒强化。高温下LaF₃分解释放的La原子与氧反应，形成热力学稳定的La₂O₃沉淀相（平均直径37.5 nm），均匀分布于FCC基体中。这些纳米颗粒不仅促进晶粒细化（平均尺寸从25.2 μm降至18.2 μm），还通过晶界强化、弥散强化和位错交互作用的多重机制，显著提升了材料在室温及800℃下的强塑性匹配。

Conclusions

1. 通过LPBF成功构建了La₂O₃/CrCoNi MEA复合材料，其分级结构包含熔池边界、胞状亚结构和纳米氧化物；

2. La₂O₃纳米颗粒通过异质形核和晶界钉扎效应使晶粒尺寸减小28%，并提升位错密度；

3. 室温下材料展现662.59 MPa屈服强度和52.12%延伸率，800℃时仍保持584.88 MPa强度和54.83%延展性；

4. 强化机制归因于细晶强化、Orowan绕过机制和位错-纳米颗粒交互作用的协同效应。