温雪龙¹, 王承宝¹, 刘文博¹, 任海洋²
1. 东北大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 沈阳 110819;
2. 空军预警学院, 湖北 武汉 430019
收稿日期：2022-02-21
基金项目：国家自然科学基金资助项目(52275412)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(N2103023)。
作者简介：温雪龙(1985-), 男, 辽宁沈阳人, 东北大学副教授。

摘要：介绍了关于选区激光熔化的热分析理论, 利用选区激光熔化技术制备FeCoNiCrAl_0.5和FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件.利用超景深显微镜对试件微观组织进行观测, 分析了粉末粒径、元素含量, 以及工艺参数等因素对选区激光熔化高熵合金的微观组织的影响.结果表明, 随着激光功率增大, 试件顶部等轴晶的占比越来越少, 尺寸越来越细小, 试件底部组织中枝晶的占比逐渐增多, 尺寸不断增大；随着扫描速度增大, 高熵合金试件底部组织中枝晶尺寸逐渐减小、宽度变窄；搭接率对高熵合金试件微观组织影响较小；制得的高熵合金试件存在着裂纹、凹陷及气孔等缺陷.
关键词：选区激光熔化高熵合金微观组织缺陷
Experimental Study on the Microstructure of FeCoNiCr High-Entropy Alloys by Selective Laser Melting
WEN Xue-long¹, WANG Cheng-bao¹, LIU Wen-bo¹, REN Hai-yang²
1. School of Mechanical Engineering & Automation, Northeastern University, Shenyang 110819, China;
2. Air Force Early Warning Academy, Wuhan 430019, China
Corresponding author: WEN Xue-long, E-mail: wenxl@me.neu.edu.cn.

Abstract: The thermal analysis theory of selective laser melting was introduced, and FeCoNiCrAl_0.5 and FeCoNiCrAl_0.8 high-entropy alloys were prepared by selective laser melting. The effects of powder particle size, element content and process parameters on the microstructure of high-entropy alloys by selective laser melting were analyzed. The results showed that with the increase of laser power, the proportion of equiaxed crystals at the top of the specimen becomes smaller, while the proportion of dendrites in the bottom of the specimen becomes larger and larger. With the increase of scanning speed, the size and width of dendrite in the bottom of high-entropy alloy specimens decrease gradually. The effect of lap ratio on the microstructure of high-entropy alloys is small. It was found that the high-entropy alloy specimens have some defects such as cracks, dents and pores.
Key words: selective laser meltinghigh-entropy alloymicrostructuredefect
高熵合金是一种具有高开创性的新型合金材料, 因其具有高硬度、高强度和高温稳定性等优异性能, 已成为材料领域的热点^[1-2].增材制造技术具有“近终成形”的特点, 是当前成形复杂金属材料构件中最具前景的制造方法之一^[3].利用选区激光熔化技术制备高熵合金零件的研究具有很大的潜在价值, 成为****们的研究热点^[4-5].
Kim等^[6]通过选区激光熔化CoCrFeMnNi高熵合金, 讨论了该合金的微观组织、内部缺陷、和疲劳断裂机制之间的相关性.Fujieda等^[7]利用选区激光熔化(selective laser melting, SLM)与电子束熔化技术分别成形CoCrFeNiTi基高熵合金, 比较其组织性能.发现SLM凝固速度快, 组织均匀, 显微组织细小, 无明显偏析, 抗拉性能优异.Zhang等^[8]采用不同扫描策略进行实验, 研究发现选区激光熔化CoCrFeMnNi高熵合金裂纹的上部为热裂纹, 而下部则可能是在热收缩期间由上部扩展形成.Wang等^[9]发现在极高的热梯度下，形成具有单一面心立方相结构的柱状凝固结构.Zhang等^[10]利用SLM技术成形NbMoTaTi_0.5Ni_0.5高熵合金, 研究发现镍和钛元素的加入可以抑制裂纹的形成, 这是由于其具有低层错能的晶界, 微裂纹的转变抑制了断裂, 提高了SLM制备NbMoTa高熵合金的表面质量.Niu等^[11]利用SLM技术制备AlCoCrFeNi高熵合金, 试样由无序体心立方相和有序体心立方相组成.其微观结构为垂直于熔池边界的柱状晶外延生长并且表现出择优取向, 平均晶粒尺寸约为1.5 μm, 有序体心立方相位于柱状晶粒之间.Su等^[12]增材制造Al_xCrCuFeNi₂高熵合金, 发现随着Al含量增加, 晶体结构由FCC向FCC与体心立方(BCC)转变, 并伴随柱状向等轴晶转变, 裂纹机制由粗柱状FCC晶粒引起的沿晶热裂纹过渡到脆性BCC晶粒在残余应力下断裂引起的冷裂纹.Sun等^[13]利用SLM技术制备Al_0.5CoCrFeNi高熵合金, 发现其微观结构仅由面心立方相和体心立方相组成, 没有复杂的金属间化合物, 测试其硬度约为HV270, 但是没有研究激光工艺参数对微观组织的影响.研究结果表明, 选区激光熔化技术可以利用金属粉末直接合成相对密度高、组织性能好的高熵合金, 扩大其在工业领域的应用.
虽然国内外****通过激光熔覆的方法成功制备了不同高熵合金涂层, 并且对涂层的制备工艺、微观组织和性能进行了很多研究, 但利用选区激光熔化技术制备FeCoNiCr系高熵合金块体的制备工艺以及制得高熵合金的微观组织和机械性能方面的研究还较少.针对选区激光熔化制备的FeCoNiCr系高熵合金, 研究其微观组织, 分析其制备缺陷, 进一步优化激光工艺参数, 从而制得高质量性能的高熵合金样块, 具有重要的实际工程意义.
本文通过选区激光熔化高熵合金的实验研究, 通过对不同高熵合金试件进行微观组织检测与分析, 得出不同位置晶体的生长形态与分布的一般规律.分析了粉末粒径、元素含量以及工艺参数等因素对选区激光熔化高熵合金微观组织的影响及规律.实验结果为选区激光熔化高质量性能高熵合金提供参考, 对选区激光熔化技术在高熵合金零件制备方面的应用具有重要的意义.
1 选区激光熔化过程热分析理论1.1 激光、基体、金属粉末相互作用机制激光熔化过程是激光束、合金粉末、基体材料三者相互作用的过程, 如图 1所示.合金粉末和基体材料吸收激光能量, 并转化为自身的热能使温度上升, 材料熔化^[14].其能量方程表示为

(1)

式中: r为损失率；E_p, E_s分别为单位面积粉末和基体吸收的能量；E_r为熔池散发的能量；E表示单位面积上激光照射到工件表面的能量, 即比能量：

(2)

式中: P为激光功率; D为光斑直径; v_s为扫描速度.
图 1(Fig. 1)

图 1 选区激光熔化过程Fig.1 Selective laser melting process

1.2 传热方式选区激光熔化传热过程包含传导、对流和辐射三种基本传热方式, 如图 2所示.热传导理论是研究物体内部温度随时间的变化规律.假设工件内部结构密度完全均匀, 在一定的时间下, 流过相应横截面的热量为^[15]
图 2(Fig. 2)

图 2 激光熔化散热方式Fig.2 Laser melting heat dissipation mode

(3)

式中: Q为传导热量; T₁为初始时刻的温度; T₂为终止时刻的温度; S为传输距离; F为传热面积; t为传热时间; λ为导热系数.
式(3)的微分形式为

(4)

从而单位时间内的热量q为

(5)

在初始温度为T₀的流体中, 传热流体温度为T, 经过时间t, 对流传热系数为α, 则对流传热为

(6)

热源与基体材料之间的热辐射可表示为

(7)

式中: ζ为表面发射率; σ₀是斯蒂芬-玻尔兹曼常数.
1.3 熔池二次重熔理论在激光熔化过程中, 每一层金属粉末在形成熔池时还会对之前已经形成的熔覆层产生二次热效应, 造成已成形的熔覆层重熔再结晶, 如图 3所示.当激光功率较小时, 这种热效应的影响很有限, 当激光功率不断增大时, 金属熔池的温度越来越高, 二次热效应的范围越来越大.熔池上部的过冷度也不断增大, 导致等轴晶尺寸不断缩小, 变得细密, 晶粒细化作用明显, 而试件下部的枝晶受到二次加热的作用不断生长, 枝晶变得粗壮^[16].
图 3(Fig. 3)

图 3 熔覆层二次重熔示意图Fig.3 Diagram of secondary remelting of the cladding layer

2 实验条件和方法2.1 实验设备与材料选区激光熔化实验在铂力特S210型金属3D打印机上进行, 设备主要由激光头、送粉槽、载物平台等组成, 设备及工作台如图 4所示.
图 4(Fig. 4)

图 4 选区激光熔化设备Fig.4 Selective laser melting equipment

图 5为高熵合金粉末微观形貌图.选区激光熔化高熵合金实验中所用金属粉末均为球形或者类球形粉末, 目的是保证粉末流动性好, 混料均匀, 铺粉后不发生结块.金属单质粉末按量称量后用球磨机混合4 h.从图 5b中可以看到, 经球磨机混合后的金属粉末颗粒外形变得更加圆润, 颗粒之间的粒径差变小, 粉末颗粒的棱角被打磨平整, 混合金属粉末流动性更好.
图 5(Fig. 5)

图 5 混合粉末微观形貌Fig.5 Micromorphology of mixed powder (a)—球磨机混合前；(b)—球磨机混合后.

2.2 实验方案设计选用30~50 μm(细粉)和50~150 μm(粗粉)两种粒径的金属粉末制备FeCoNiCrAl_0.5高熵合金试件, 选用30~50 μm的粉末制备FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件.选取实验变量为激光功率、扫描速度和搭接率, 通过对试件微观组织分析, 比较各个激光工艺参数对成形质量的影响规律, 探究选区激光熔化高熵合金的成形机理, 选区激光熔化实验方案如表 1所示.
表 1(Table 1)

表 1 实验工艺参数Table 1 Experimental process parameters 编号 扫描速度vs/(mm·s-1) 激光功率P/W 搭接率b/% 1 200 350 50 2 400 350 50 3 600 350 50 4 800 350 50 5 600 250 50 6 600 300 50 7 600 350 50 8 600 400 50 9 600 350 50 10 600 350 60 11 600 350 70 12 600 350 80

表 1 实验工艺参数 Table 1 Experimental process parameters

设定的成形试件理论尺寸和形状如图 6所示, 试件表面光整, 边缘整齐, 无未熔化粉末堆积, 试件高度与理论设定值相同.选区激光熔化实验制备的高熵合金试件分为10 mm×10 mm×5 mm和80 mm×30 mm×15 mm两个尺寸, 小块试件用于研究高熵合金微观组织性能.
图 6(Fig. 6)

图 6 选区激光熔化实验试件尺寸图Fig.6 Experimental specimen size diagram by selective laser melting (a)—计算机建模尺寸示意图；(b)—试件实际形状.

3 选区激光熔化高熵合金的微观组织研究3.1 不同位置微观组织形貌分析FeCoNiCrAl_0.5高熵合金试件的EDS能谱分析如图 7所示, 为探究试件组织的成分比例, 对FeCoNiCrAl_0.5高熵合金内部两处不同位置进行EDS元素分析.
图 7(Fig. 7)

图 7 EDS能谱分析结果Fig.7 Analysis results of EDS energy spectrum (a)—位置1；(b)—位置2.

从图 7可以看出, 不同位置的高熵合金组织, 5种元素含量差异很小, 这说明组织内部无明显偏析.两处位置Al元素的含量与理论值相符, 但仍有差别.这是由于试件内部进行两处位置元素检测有一定的随机性, 同时在激光熔化过程中存在个别元素少量析出, 导致Al元素的比例与理论值有差别.总体来说, 选区激光熔化方法高熵合金试件内部组织成分稳定, 4种主元素Fe，Co，Ni，Cr质量分数之比基本为1∶1∶1∶1, 添加元素Al的含量与理论值几乎一致, 各元素分布均匀, 比例符合理论值.
通过超景深显微镜对高熵合金试件的微观组织形貌进行观测, 分别从顶部、中部、中下部、底部4个区域观测其组织形貌, 如图 8所示.
图 8(Fig. 8)

图 8 试件区域划分示意图Fig.8 Diagram of the specimen's region division

图 9为粗金属粉末制备的FeCoNiCrAl_0.5高熵合金试件的微观组织在激光功率为350 W, 扫描速度600 mm/s, 搭接率50%的工艺参数下, 沿沉积方向取样的图像.由图 9a可知, 试件顶部组织主要为细小的等轴晶.试件中部组织的等轴晶占比减少, 开始出现柱状晶和枝晶, 柱状晶尺寸稍大于等轴晶尺寸, 如图 9b所示.在试件中下部可以看到比较多的柱状晶和枝晶结构, 如图 9c所示.试件底部组织主要以枝晶为主, 其尺寸细小, 呈长条状或长针状, 如图 9d所示.这是因为在靠近顶端的位置，高能量密度激光迅速熔化粉末, 还可以通过与空气对流散热, 温度梯度小, 熔池凝固时间短使得晶粒形核后来不及生长, 因此形成细小的等轴晶.中部组织在后续的激光重复加热过程中, 无明显结晶取向的等轴晶粒继续生长, 沿温度梯度较大的垂直方向生长, 转化为柱状晶.底部的高熵合金组织形成后, 在后续的激光作用下重复加热, 产生了沿竖直方向很大的温度梯度, 促使枝晶沿着温度梯度方向竖直生长.
图 9(Fig. 9)

图 9 FeCoNiCrAl0.5高熵合金试件微观组织形貌Fig.9 Microstructure of FeCoNiCrAl0.5 high-entropy alloy specimen (a)—顶部；(b)—中部；(c)—中下部; (d)—底部.

图 10为细金属粉末制备的FeCoNiCrAl_0.5高熵合金试件的微观组织在激光功率为350 W, 扫描速度为600 mm/s, 搭接率为50%的工艺参数下取样的图像.从图 10a可以看到, 试件顶部微观组织仍然是细小的等轴晶.与粗粉制备的FeCoNiCrAl_0.5高熵合金相比, 细粉成形的试件中部位置微观组织只有少量的柱状晶, 大部分晶相组织都是枝晶, 枝晶尺寸较大, 主要以竖直向上的方向为主, 如图 10b所示.从图 10c可以看到, 试件底部的枝晶结构更粗壮, 枝晶尺寸更大.这是由于顶层组织与保护气直接接触, 通过多方向散热, 晶核形成后无明显结晶取向, 且凝固速度过快, 所以形成了各个方向上长度相同的等轴晶.试件中部的枝晶相对较为细小, 呈长针状.这是由于细粉末的粒径只有30~50 μm, 颗粒细小的金属粉末吸收激光热量后迅速熔化, 此时多余的激光热量就会将已经成形的熔覆层再次熔化, 当激光功率较大、盈余热量较高时, 此过程会影响到多层已成形的熔覆层, 此时试件内部的组织就会产生一个很大的自下而上的正向温度梯度, 受到二次加热的枝晶晶粒会再次生长, 尺寸变得更长, 形成竖直结晶取向的枝晶.底部受到二次加热的次数相对更多, 温度梯度明显, 枝晶生长程度也更大, 主干增粗, 向两侧的生长也增多, 形成比较明显的枝晶间区域.
图 10(Fig. 10)

图 10 FeCoNiCrAl0.5高熵合金试件微观组织Fig.10 Microstructure of FeCoNiCrAl0.5 high-entropy alloy specimen (a)—顶部；(b)—中部；(c)—底部.

图 11为细金属粉末制备的FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件的微观组织在激光功率为350 W, 扫描速度为600 mm/s, 搭接率为50%的工艺参数下取样的图像.FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件顶部微观组织形貌, 如图 11a所示.试件内部微观组织存在着不同晶相混合分布, 主要由鳞片样等轴晶、柱状晶以及枝晶组织构成.从图 11b可以发现, 试件中部组织以柱状晶、枝晶交错分布为主, 熔覆层和层间组织的晶相种类有明显的区别.试件底部组织仍然是等轴晶、枝晶相互交错分布, 如图 11c所示.
图 11(Fig. 11)

图 11 FeCoNiCrAl0.8高熵合金试件微观组织Fig.11 Microstructure of FeCoNiCrAl0.8 high-entropy alloy specimen (a)—顶部；(b)—中部；(c)—底部.

FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件等轴晶更细小, 柱状晶含量减少, 枝晶占比增大且尺寸更大.这是因为在高熵合金成形过程中，顶部位置处会经历多次来自不同方向的热效应, 故形成细小的等轴晶；有些位置在形成等轴晶后又被再次加热, 晶粒继续生长形成尺寸较小的柱状晶；有些位置的组织在形成后柱状晶又受到多次热效应的影响, 被激光的余热加热重熔, 在凝固时通过热传导散热, 在竖直方向上形成了较大的温度梯度, 最终形成竖直方向的枝晶.从FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件中部微观组织可以看出, 熔覆层组织的晶相种类主要是柱状晶, 此处的柱状晶十分细小, 排布紧密；熔覆层间组织位置主要是枝晶, 形状狭长, 呈“长针状”.这是由于Al含量的增多, 导致晶相组织在形核时畸变更严重, 各元素的迟滞扩散加剧, 更倾向于形成尺寸细小的晶粒.而在激光熔化过程中, 每一层在形成时都会对已成形熔覆层进行二次加热, 二次熔化的熔覆层再次凝固时会沿着逆温度梯度方向结晶生长, 形成“长针状”枝晶, 出现了FeCoNiCrAl_0.8高熵合金组织内部柱状晶、枝晶相互交叠的现象.试件底部的晶粒尺寸较大, 主要原因在于底部的组织历经多次重熔, 已经形成的晶粒继续生长的次数较多, 能够长成较为粗大的等轴晶和枝晶.
3.2 选区激光熔化工艺参数对高熵合金微观组织的影响分析图 12是不同激光功率下扫描速度为600 mm/s, 搭接率为50%的工艺参数下利用细金属粉末制备的FeCoNiCrAl_0.5高熵合金的顶部微观组织形貌.可以看到, 试件微观组织以尺寸细小的等轴晶为主, 随着激光功率的增大, 等轴晶占比有所降低, 但结合越来越紧密.
图 12(Fig. 12)

图 12 不同激光功率下试件等轴晶形貌(顶部)Fig.12 Equiaxed crystal morphology of the specimen under different laser powers (top) (a)—P=250 W；(b)—P=300 W；(c)—P=350 W; (d)—P=400 W.

在相同的激光工艺参数下, 随着激光功率的增大, 熔池的最大温度升高, 熔池中晶粒形核以后, 在结晶生长过程中由于金属熔液过冷度太高, 同时与气体对流散热, 晶体生长时间极短, 晶体来不及生长就完全凝固, 从而生成更加细小致密的等轴晶.但是熔覆层搭接区域会二次重熔再结晶, 促进了等轴晶的转化, 等轴晶的占比减少, 这是由熔覆层不同位置温度梯度和凝固速率的不同造成的结果.
图 13是不同激光功率下扫描速度为600 mm/s, 搭接率为50%的工艺参数下利用细金属粉末制备的FeCoNiCrAl_0.5高熵合金的底部微观组织形貌.试件微观组织是以枝晶为主, 随着激光功率的增大, 枝晶的尺寸不断增大, 占比逐渐增加.
图 13(Fig. 13)

图 13 不同激光功率下试件枝晶形貌(底部)Fig.13 Dendritic morphology of the specimen under different laser powers (bottom) (a)—P=250 W；(b)—P=300 W；(c)—P=350 W; (d)—P=400 W.

随着激光功率的增大, 熔池的最大温度升高, 对已形成熔覆层产生二次热效应加剧, 高能量密度的熔池通过热传导向下导热, 形成自上而下的温度梯度, 枝晶沿着逆温度梯度方向生长, 因此枝晶变得粗壮.在激光功率较小时, 二次热效应的影响有限, 枝晶的生长需要持续的温度场, 随着激光功率不断增大, 二次热效应的范围变大, 试件底部的枝晶受到二次热效应的影响不断生长, 因此枝晶的尺寸不断增大, 占比逐渐增加.
图 14是不同扫描速度下激光功率为350 W, 搭接率为50%的工艺参数下利用细金属粉末制备的FeCoNiCrAl_0.8高熵合金的底部微观组织形貌.可以看到, 扫描速度的增大使得组织中枝晶尺寸逐渐减小, 宽度变窄, 部分枝晶呈现长针状的结构.
图 14(Fig. 14)

图 14 不同扫描速度下试件枝晶形貌Fig.14 Dendritic morphology of the specimen at different scanning velocities (a)—vs=200 mm/s；(b)—vs=400 mm/s；(c)—vs=600 mm/s; (d)—vs=800 mm/s.

随着扫描速度的增大, 金属粉末熔化形成的熔池冷却与凝固时间缩短, 温度场变化更加复杂剧烈, 导致试件内部难以形成稳定的温度梯度.同时扫描速度的增加, 减少了激光熔化粉末的时间, 熔池的能量密度降低, 使得重熔再结晶和对已成形试件组织的二次热效应范围减小, 枝晶在形成后继续生长的程度减小.因此从图像上看枝晶的尺寸越来越小, 在扫描速度为800 mm/s时仅有逆温度梯度的枝干生长, 如图 14d所示, 枝晶尺寸变得十分窄小.
图 15是不同搭接率下激光功率为350 W, 扫描速度为600 mm/s的工艺参数下利用粗金属粉末制备的FeCoNiCrAl_0.5高熵合金试件中部微观组织形貌.可以看出, 选区激光熔化成形的试件中部区域微观组织都是以柱状晶为主, 随着搭接率的增大, 晶体尺寸及形貌无明显变化, 表明搭接率对于选区激光熔化制备试件的微观组织形貌影响不大.
图 15(Fig. 15)

图 15 不同搭接率下试件柱状晶形貌Fig.15 Columnar crystal morphology of the specimen at different lap rates (a)—b =50%；(b) —b=60%；(c) —b=70%; (d) —b=80%.

随着搭接率的增大, 相邻两道熔覆层之间的重叠面积增加, 决定相邻熔覆层的搭接质量.在选区激光熔化高熵合金试件的过程中, 每一道已形成的熔覆层都会受到下一次激光扫描热传导的影响, 这种热效应使得选区激光熔化高熵合金试件组织均匀, 而搭接率的增加主要影响成形质量, 在一定程度上并不会对选区激光熔化过程中的温度场产生巨大影响, 所以试件的微观组织形貌变化不大.
3.3 缺陷分析图 16是FeCoNiCrAl_0.8高熵合金的微观组织形貌, 可以看到试件组织中存在着许多微裂纹, 裂纹是激光熔化成形零件最常见的缺陷.这是因为激光对金属粉末的作用时间很短, 金属粉末在很短的时间内完成熔化、混熔、冷却、凝固这一系列过程, 导致成形试件内各部分组织的冷却速度不完全相同, 在试件内部同时存在多个方向的温度梯度, 已成形的组织会挤压、牵拉未完全冷却的组织, 当试件完全成形后, 这些残余应力也被留下来, 当这些内应力不断聚集, 就会在组织中形成微裂纹.同时, 由于铝元素含量增多会加剧高熵合金的晶格畸变效应, 使得晶体在生长时会相互挤压, 更容易产生内应力, 因此在FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件中这种微裂纹更容易出现.
图 16(Fig. 16)

图 16 高熵合金试件组织微裂纹Fig.16 Microcracks of the high-entropy alloy specimen

在试件组织中可以看到许多黑色斑块, 如图 17所示, 可以看出黑色斑块位置是凹陷进去的, 说明此类斑块是组织的凹坑缺陷, 凹坑最大深度达到70 μm.可能是由于某些金属粉末粒径过大, 在激光功率较低时不能熔化, 被下一层的熔覆层包裹, 然后在切割、打磨、抛光、腐蚀的过程中脱落, 形成了凹坑.凹坑同时伴随着裂纹, 在激光熔化成形的过程中, 内部急冷急热, 巨大的温度梯度导致试件内部有很大的内应力, 一旦有凹坑出现, 就会在其周围产生应力集中, 形成裂纹, 这说明粉末粒径的尺寸不仅决定了试件的宏观形貌, 也对试件的微观组织形貌影响很大.
图 17(Fig. 17)

图 17 试件凹坑缺陷微观图像Fig.17 Microscopic image of the specimen's dent defect

图 18是组织内部气孔微观形貌, 这些气孔大小不一, 形状近似圆形, 这主要是因为激光熔化过程中, 会有气体进入到熔池中, 金属熔池冷却速度很快, 在金属冷却过程中, 由于液态金属黏度大, 流动性较差, 进入其中的气体不能很快逸出, 随着金属完全凝固, 这些气体成为气泡留在组织中.
图 18(Fig. 18)

图 18 试件组织气孔Fig.18 Pores in the specimen

4 结论1) 利用选区激光熔化技术成功制备FeCoNiCrAl_0.5与FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件, 通过EDS测量不同位置元素含量, 发现各元素分布均匀且与理论值相符.
2) 选区激光熔化FeCoNiCrAl_0.5与FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件顶部到底部主要分布的晶相组织分别是等轴晶、柱状晶、枝晶, 细粉制备的高熵合金试件中部组织柱状晶含量较少且枝晶含量较多, 底部的枝晶尺寸更大.FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件等轴晶更细小, 柱状晶含量减少, 枝晶占比增加且尺寸更大, 增加了试件的硬度和脆性, 降低了塑性.
3) 随着激光功率增大, 细粉制备的FeCoNiCrAl_0.5高熵合金试件等轴晶更细小紧密, 晶粒细化明显, 枝晶占比增加；随着扫描速度增大, FeCoNiCrAl_0.8高熵合金试件枝晶尺寸减小、宽度变窄, 产生了细晶强化作用；搭接率对粗粉制备的FeCoNiCrAl_0.5高熵合金试件微观组织影响较小.
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