研究人员通过结合几种元素金属来制造一种称为耐用高熵合金的材料。高熵合金在涉及严重磨损、极端温度、辐射和高应力的应用中具有潜在的用途。它们可以使用 3D 打印制造，但这通常会导致延展性差。这意味着3D打印的高熵合金难以成型，并且在负载下不会变形或拉伸，以防止断裂。科学家们现在已经使用基于激光的增材制造来形成更坚固、更具延展性的高熵合金。他们使用中子和X射线散射以及电子显微镜来更好地了解这些性能改进的机制。
有朝一日，工业界可以在制造业中使用更坚固、更容易成型的高熵合金。为了在这些应用中工作，轻质和复杂的高烟合金部件需要提高耐用性、可靠性和抗压裂性。这将使消费者和行业受益，例如，通过生产更安全、更省油的车辆、更强大的产品和更耐用的机器。此外，基于激光的增材制造将粉末合金熔化成固体金属形状，具有很高的能源效率。这使得它对生产新型高熵合金很有吸引力。
基于激光的增材制造工艺生产出纳米厚的纳米薄片，具有高强度，而板的不同边缘允许一定程度的滑动。这些板由平均厚度约为 150 纳米的面心立方晶体结构和平均厚度约为 65 纳米的体心立方晶体结构的交替层组成。新的高熵合金表现出约1.3千兆帕的高屈服强度，超过了最坚固的钛合金。这些高熵合金还具有约14%的伸长率，在相同的屈服强度下，高于其他增材制造金属合金。伸长率是衡量材料在不断裂的情况下可以承受多少弯曲的量度。
来自橡树岭国家实验室能源部科学办公室用户设施散裂中子源的中子数据使研究人员能够检查HEA样品在应变下的内部机械负载分配。研究人员使用纳米相材料科学中心的原子探针仪器，该中心也是ORNL的DOE用户设施，以捕获由交替的纳米薄层组成的成分和微观结构的详细3D图像。在阿贡国家实验室的另一个美国能源部科学办公室用户设施Advanced Photon Source使用X射线衍射研究了不同退火样品的相。
这项研究是在散裂中子源、先进光子源和纳米相材料科学中心进行的，所有这些都是美国能源部科学办公室的用户设施。这项工作的资金支持包括美国国家科学基金会、马萨诸塞大学阿默斯特分校和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的实验室指导研究与开发计划。
