增材制造非等原子比FCC基CoCrFeNi2Mox高熵合金的强塑协同效应：本征胞状结构与σ相调控策略

本研究通过激光熔融沉积(LMD)技术制备非等原子比CoCrFeNi2Mox高熵合金(HEAs)，系统探究Mo含量对FCC基合金微观结构（胞状结构、σ相析出）与力学性能的调控机制。研究发现Mo元素偏聚诱导的固溶强化、位错强化和沉淀强化多机制协同作用，使Mo0.5样品实现优异的强塑匹配，为增材制造(AM)高熵合金的微观结构设计提供新思路。

　　

Highlight：

本研究采用激光熔融沉积(LMD)技术制备非等原子比FCC基CoCrFeNi₂Mo_x高熵合金，通过调控Mo含量（x=0, 0.25, 0.5, 1）实现微观结构精准设计。X射线衍射(XRD)与热力学计算显示，Mo含量≥0.5时诱发σ相析出，而快速凝固特性促使Mo元素在胞状结构边界偏聚。扫描电镜(SEM)/电子背散射衍射(EBSD)表征揭示高密度位错网络与纳米级σ相在胞界共存的独特结构特征。

Materials and experimental methods：

实验采用纯度99%的Co、Cr、Fe、Ni、Mo球形粉末，通过行星式球磨混匀（50-130μm粒径）。使用同轴送粉激光系统在氩气环境下制备块体样品，激光功率2.5kW，扫描速度8mm/s，搭接率40%。通过XRD、SEM/能谱(EDS)、透射电镜(TEM)等多尺度表征手段解析微观结构。

Phase compositions and microstructure：

XRD图谱显示Mo₀和Mo_0.25为单一FCC相，而Mo_0.5和Mo₁出现σ相衍射峰。(111)晶面衍射角随Mo含量增加呈线性偏移，表明晶格畸变加剧。电子显微镜观察发现Mo元素在胞状结构边界形成3-5nm厚度的偏聚带，伴随高密度位错缠结。

Phase formation and cellular structure evolution：

热力学计算(CALPHAD)表明，600℃平衡状态下Mo含量≥0.25时出现σ相。非平衡凝固过程导致胞状结构尺寸从Mo₀的0.8μm减小至Mo₁的0.3μm。透射电镜(TEM)明场像显示σ相优先在胞界析出，与位错相互作用形成"钉扎效应"。

Conclusions：

Mo元素添加通过固溶强化、晶界强化、位错强化和沉淀强化多机制协同作用，使Mo_0.5合金实现最优强塑匹配（屈服强度提升215%，延伸率保持28%）。胞状结构-孪晶-σ相-位错的交互作用共同调控塑性变形行为，为增材制造高熵合金的成分-结构-性能一体化设计提供理论依据。