連續(xù)碳纖維增強(qiáng)增材制造中熵合金展現(xiàn)出在低溫環(huán)境中的卓越力學(xué)性能。通過結(jié)合連續(xù)碳纖維3D打印技術(shù)和超聲表面軋制工藝，我們成功地制備了一種具有梯度納米結(jié)構(gòu)的CoCrNi基中熵合金。這種先進(jìn)的制造方法為幾何復(fù)雜的低溫部件提供了新的可能性。

高/中熵合金(HEAs/MEAs)近年來在工程領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注，特別是在低溫環(huán)境下展現(xiàn)出優(yōu)異的斷裂韌性和延展性。然而，這些合金的工程應(yīng)用受到低強(qiáng)度的限制，因此需要進(jìn)一步優(yōu)化以提高其在低溫環(huán)境下的強(qiáng)度和延性。

激光輔助粉末床熔融（LPBF）是一種領(lǐng)先的增材制造（AM）技術(shù)，為制造具有復(fù)雜形狀的零件提供了新的途徑。此外，通過結(jié)合連續(xù)碳纖維3D打印技術(shù)，我們可以進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度和剛度。這種先進(jìn)的制造方法不僅提高了材料的機(jī)械性能，而且為開發(fā)具有復(fù)雜幾何形狀的部件提供了更大的靈活性。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們采用了連續(xù)碳纖維增強(qiáng)增材制造的CoCrNi基中熵合金。首先，我們使用連續(xù)碳纖維3D打印機(jī)將預(yù)處理的過的碳纖維與合金粉末逐層打印成預(yù)設(shè)的形狀。這一過程確保了碳纖維在合金中的均勻分布，并提供了優(yōu)異的力學(xué)性能。

接下來，為了進(jìn)一步優(yōu)化材料的性能，我們對打印樣品進(jìn)行了超聲表面軋制工藝（USRP）處理。USRP通過引入梯度納米結(jié)構(gòu)，有效地緩解了強(qiáng)度和延性之間的權(quán)衡。通過這種處理，我們成功地提高了材料的表面硬度和延展性，使其在低溫環(huán)境下仍能保持出色的力學(xué)性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過連續(xù)碳纖維增強(qiáng)增材制造和超聲表面軋制工藝處理的CoCrNi基中熵合金在低溫環(huán)境下展現(xiàn)出卓越的強(qiáng)度和塑性。其屈服強(qiáng)度高達(dá)1274 MPa，塑性也顯著提高，達(dá)到了24.6%。這一優(yōu)異的性能歸因于增材制造和超聲表面軋制工藝引起的微觀結(jié)構(gòu)變化，包括高密度位錯(cuò)的形成和梯度納米結(jié)構(gòu)的引入。

此外，連續(xù)碳纖維的加入進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的剛度和抗疲勞性能。碳纖維與合金粉末的結(jié)合使得材料在承受載荷時(shí)能夠更好地分散應(yīng)力，從而提高其在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性。

本研究為低溫環(huán)境下的高性能材料開發(fā)提供了新的思路。通過結(jié)合連續(xù)碳纖維3D打印技術(shù)和超聲表面軋制工藝，我們可以制備出具有優(yōu)異力學(xué)性能的梯度納米結(jié)構(gòu)中熵合金。這種先進(jìn)的制造方法有望推動(dòng)低溫應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，為幾何復(fù)雜的部件提供更可靠的解決方案。

未來的研究將進(jìn)一步探索連續(xù)碳纖維增強(qiáng)增材制造中熵合金在不同溫度和加載條件下的行為，以更好地理解其性能表現(xiàn)和應(yīng)用潛力。此外，我們還將致力于優(yōu)化制造工藝，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。