日前，南华大学机械工程学院的潘存良博士联合德国莱布尼茨固体与材料研究所的金拯仪博士和哈尔滨工业大学的周英豪教授在Rare Metals（IF:12.1，中科院一区，中国科技期刊卓越行动计划领军期刊）上发表了题为“Designing additive manufactured high-performance CoCrNi matrix composites based on grain boundary segregation”的研究文章，报道了一种基于晶界偏析设计适用于增材制造的高性能CoCrNi基复合材料。潘存良博士为第一作者，南华大学机械工程学院为论文第一署名单位。

本研究基于晶界偏析工程，采用激光粉末床熔融（PBF-LB）技术成功制备了无裂纹、高强度CoCrNi中熵合金，并系统研究了微米级TiC颗粒对合金微观组织演变、晶界偏析行为、力学性能及高温氧化行为的影响机制。结果表明，TiC的引入促进了碳原子向晶界偏析，显著降低了晶界能，削弱了残余液膜的稳定性，促进了凝固过程中晶粒聚合，从而有效抑制了热裂纹的形成。与此同时，PBF-LB过程中TiC的部分溶解导致晶界处形成纳米级Cr₂₃C₆析出物以及TiC/TiO₂核壳结构，这些第二相作为有效的Zener钉扎点，抑制了柱状晶生长并显著细化了晶粒。在此基础上，CoCrNi-3 wt% TiC复合材料表现出优异的力学性能和高温抗氧化性能。进一步研究表明，细晶组织促进了Cr的选择性氧化，加速了致密Cr₂O₃保护膜的形成；同时，具有较高扩散能力的Cr能够向相对疏松的TiO₂区域迁移，从而有利于形成连续且具有一定自修复能力的Cr₂O₃层。综上，这些机制共同提升了材料在高温环境下的抗氧化保护能力和长期服役稳定性。

该研究在国家自然科学基金青年基金、湖南省自然科学基金青年基金、湖南省教育厅科学研究项目的资助下完成。

论文链接:https://doi.org/10.1002/rar2.70373.