近日，南华大学机械工程学院潘存良博士团队在国际知名期刊Virtual and Physical Prototyping（IF:10.2，中科院一区top期刊）发表了“Enhancing the strength-ductility synergy in CoCrNi medium-entropy alloys via grain boundary segregation engineering”研究论文。本研究深入分析了B含量对CoCrNi中熵合金的微观结构演变、机械性能和耐腐蚀性的影响机理，系统研究了晶界偏析对晶粒聚结行为和微观结构细化的影响机制，阐明了CoCrNi-B中熵合金在3.5 wt.％NaCl溶液中的腐蚀机理。潘存良博士为唯一通讯作者，硕士研究生王博文为第一作者，南华大学机械工程学院为论文第一署名单位。

图1采用LPBF设备制备CCN、CCN-0.4B和CCN-0.8B合金的微观结构：(a)-(c)光学显微镜(OM)图；(d)-(f)扫描电子显微镜(SEM)图；(g)-(i)电子背散射衍射(EBSD)图

图2采用LPBF制备的CCN-0.8B合金的TEM图和相应元素分布图：(a)相应区域的明场像和元素分布；(b) Cr₂B/基体界面的HR-TEM图；(c-c1)基体的HR-TEM图和FFT图；(d-d1) Cr₂B的HR-TEM图和FFT图；以及(e-e1)富B沉淀相的HR-TEM图和FFT图

图3（a）室温下LPBF制造的CCN-0.8B合金和316L SS的应力-应变曲线；（b）CoCrNi系中熵合金的力学性能对比图

图4（a-b）采用LPBF制备的CCN-0.8B和316L SS在3.5 wt. %NaCl溶液的电化学阻抗谱(EIS)结果；(a1-a5)高分辨率XPS对316 L SS形成的钝化膜的成分定量分析；（b1-b5）高分辨率XPS对CCN-0.8B形成的钝化膜的成分定量分析

CoCrNi中熵合金在LPBF成型过程由于高冷却速率和严重的晶格畸变效应易产生热裂纹。在本工作中，团队提出了采用“晶界偏析”工程抑制热裂纹的新策略。利用LPBF技术成功制备了0.8 at.% B的无热裂纹、强塑协同的CoCrNi合金。（拉伸强度为1159MPa，屈服强度为800MPa，延伸率为31.4％；在3.5 wt.％NaCl溶液中的腐蚀速率约为1.8×10^-3mm/year）。力学性能优异主要归因于B元素在晶界处偏析抑制热裂纹，Cr₂B析出相降低晶界偏移率和晶粒尺寸细化（晶粒尺寸低至12.15μm）；与商用316L不锈钢合金材料相比，耐腐蚀性能优异的主要原因为材料表面和晶界处生成致密的Cr₂O₃钝化膜。本研究提供了一种无热裂纹、强塑协同的CoCrNi中熵合金的制造方法，保证综合力学性能的同时提升合金耐腐蚀性能，拓展了激光增材制造技术在工业应用中的适用范围。

该研究在湖南省自然科学基金青年项目、湖南省教育厅科学研究基金项目、南华大学博士启动基金项目和广东省金属新材料制备与成形重点实验室开放课题的资助下完成。

论文链接:https://doi.org/10.1080/17452759.2025.2515238