近日，哈尔滨工程大学联合西安交通大学、加州大学伯克利分校等单位，团队采用激光定向能量沉积（LDED）元素粉末共混工艺制备非等原子比Nb40Ta25Ti15Hf15Zr5（at.%）难熔高熵合金，在组分熔点差高达约1400℃的极端条件下实现近均匀合金化，无需打印后的热处理。该合金由快速凝固过程引入密度约6.26×1013 m-2的本征刃型位错，在1000℃下抗拉强度约497.3MPa、均匀延伸率约6.8%，分别较同成分铸态（完全再结晶）合金提高约37.8%和约61.9%，为极端环境结构材料提供了一条低成本、高效率的制备新路径。目前这一成果以“Intrinsic edge dislocations promote hightemperature strength and ductility in additively manufactured refractory highentropy alloys”为题发表于顶尖国际期刊《Nature Communications》上。

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https://doi.org/10.1038/s41467-026-71995-8

团队通过随层递增的热输入抑制基板烧穿并缓解Ti偏析，再匹配恰当的功率密度与扫描速度完成再熔化，保证高熔点难熔粉末完全熔化并实现整体均匀化，最终成功制备出无表面裂纹的薄壁试样（AM-Nb40）。组织表征确认其为单一BCC相，柱状晶沿沉积方向生长，同时由于组元熔点差异形成典型的枝晶/枝晶间偏析，LDED的快速凝固在合金中留下了约6.26×1013 m-2的预存位错，为后续对比本征位错的作用提供了直接的实验载体。对照组为传统熔炼后冷轧减薄的FR-Nb40试样。

团队在−50至1100℃的宽温区范围内对AM-Nb40与FR-Nb40开展单轴拉伸，室温下AM-Nb40的屈服强度低于FR-Nb40，这与大量交叉弯结加速应力集中，削弱延伸率有关，但随着温度升高，900℃、1000℃、1100℃下AM-Nb40的屈服强度分别为均高于铸态合金。1000℃下AM-Nb40抗拉强度较FR-Nb40高出约37.8%，均匀延伸率的提升幅度更是达到约61.9%，应变硬化指数n从也25℃的0.060一路攀升至1100℃的0.246。

AM-Nb40的拉伸性能

单相BCC RHEA的主导强化机制与位错迁移率密切相关，团队在[111]/[1-1-1]带轴下对变形前后的位错类型进行TEM表征，AM初始态位错呈无序分布，含少量刃型与螺型位错，室温变形后，长直螺型位错占据主导，并出现位错偶极与位错环。但在高温变形后，刃型位错占比上升，部分刃型位错的迁移在升温条件下被明显抑制，而热空位则帮助螺位错越过割阶/偶极钉扎的阻碍。为验证稳定性，团队将AM-Nb40在1000℃保温1h后水淬（HT-AM-Nb40），处理后位错密度下降，螺型位错几乎消失，说明本征位错具备宽温域稳定性，能够在后续高温变形中作为可直接参与滑移与增殖的位错源。

AM-Nb40中位错类型的TEM分析

−50至1000℃范围内合金基本保持柱状晶结构，仅在1100℃才出现动态再结晶组织，并且大量由刃型位错列集中而成的扭折带（kink band）被发现，以1000℃变形后的试样为例，同一母晶内的两条扭折带可分别由{110}与{112}滑移系激活，几何必需位错（GND）主要被约束在扭折带边界，构成应变的局域容纳单元。TEM显示扭折带其宽度可超过2 μm，边界处发育出高密度位错墙，滑移带延伸至扭折带边界即终止，说明即使高达1000℃，扭折带边界仍能有效阻碍位错运动并使其在此累积，扭折带边界逐渐演化为成熟的强取向差界面，从而把应力集中“分散”到更宽的变形区，避免应变局域化诱发的早期开裂。

扭折带与局域滑移阻力（LSR）分析

本工作给出了一个“不靠后热处理”的高性能AM-RHEA范例，这项工作的价值在于确立了增材制造的热循环可以被成为微观结构调控手段，这一思路有望被推广到更多含高熔点组元的多元合金体系，为极端工况下的下一代结构合金提供新的材料解决方案。