科学网—新加坡科技研究局制造技术研究院王盼博士团队综述：高熵合金的增材制造
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2024-10-30 12:16
| 系统分类: 科研笔记
高熵合金(HEAs)以其多元合金成分和独特的微观结构，展现出卓越的高温强度和抗腐蚀能力，成为极端环境应用的理想材料。然而，由于其工艺复杂、特性多样，高熵合金的高精度制造仍面临诸多挑战。增材制造(AM)技术为高熵合金提供了新的加工可能，尤其在微观结构调控和材料性能优化方面展现出巨大潜力。
01研究内容简介
近日，由新加坡制造技术研究院(SIMTech)王盼博士领衔，联合瑞典查尔姆斯理工大学、新加坡国立大学、新加坡南洋理工大学等科研机构的研究团队，在《Smart Materials in Manufacturing》期刊发表了一篇题为“Additive Manufacturing of High-Entropy Alloys: Current Status and Challenges”的综述文章(Volume 2, 2024, 100058)。深入探讨了增材制造在高熵合金中的应用现状、技术挑战和未来方向，是目前领域内最新的、全面的系统性综述。
02论文亮点：
多种增材制造技术对比：系统分析粉床熔融(PBF)、定向能量沉积(DED)、粘结剂喷射(BJP)等技术对高熵合金微观结构和成分的影响，为进一步优化制造工艺提供了丰富的实验数据。
缺陷控制与工艺参数优化：从孔隙率、裂纹等常见缺陷着手，详细探讨了工艺参数对增材制造过程中高熵合金致密性、结构完整性和力学性能的影响。
力学性能和抗腐蚀性能：文章分析了高熵合金在不同温度和应力条件下的表现，揭示了微观结构与材料性能之间的密切关系，为设计更优质的高熵合金提供了重要指导。
未来发展方向：针对增材制造高熵合金当前面临的技术瓶颈，文章提出了通过多场耦合、实时监测和控制等方式来提升材料性能的可能性，并展望了其在航空航天、核能等极端环境中的应用前景。
图1. 不同增材制造技术生产的高熵合金(HEAs)的分类及示意图。
图2. 不同增材制造技术使用的高熵合金原料示意图：用于粉床熔融和粘结剂喷射的不同粒径粉末，以及用于电弧增材制造的线材。
图3. 不同类型高熵合金在室温下的拉伸性能：单相、间隙型和多相
03论文第一/通讯作者简介
通讯作者：王盼 博士
- 毕业于日本大坂大学
- 现任新加坡制造技术研究院(SIMTech)首席研究员、资深科学家II(Senior Scientist II)和博士生导师
- 担任新加坡科技研究局(A*STAR)研究生院科研实习奖职业导师(ARIA Career Mentor)
自2015年起，王博士专注于金属增材制造领域，是电子束粉床熔融(EBPBF)技术的学术带头人，在电子束粉床熔融和激光粉末融合(LPBF)技术方面开展深入的基础和应用研究，致力于为金属增材制造复杂构件提供端到端解决方案。过去五年中，王博士主持了7个新加坡国家级及国际合作项目，累计获得超过300万新币的资助，研究方向涵盖增材制造新材料与新工艺、等离子体材料开发及人工智能驱动的材料设计等前沿课题。他指导了多名硕士、博士生及研究工程师，培养了众多科研人才，其中博士生Mehmet Cagirici于2021年荣获新加坡制造技术研究院“最佳学生奖”。迄今为止，王博士已发表70余篇期刊论文，H指数为34，并连续四年(2021-2024)入选全球前2%顶尖科学家榜单。其研究成果被新加坡科技研究局列多次选为研究亮点，并荣获2024年ICCES杰出青年研究员奖、2023年新加坡制造技术研究院最佳工业项目奖及2021年最佳科研成就奖。此外，王博士还担任多本国际知名期刊的编委，包括《Virtual and Physical Prototyping》《Additive Manufacturing Letters》《Materials Today Communications》和《Smart Materials in Manufacturing》等。
04原文信息
M Cagirici, S Guo, J Ding, U Ramamurty, P Wang. Additive manufacturing of high-entropy alloys: Current status and challenges, Smart Materials in Manufacturing, 2024,2:100058.
05原文链接
https://doi.org/10.1016/j.smmf.2024.100058
06期刊介绍
Smart Materials in Manufacturing (SMMF) 是一本跨学科的开放获取型国际期刊。期刊主要关注最新型嵌入式功能材料的制造、加工及创新，聚焦现有及最前沿的处理新型材料及系统的制造技术。期刊主编由RMIT University的Cuie Wen教授担任。
SMMF主要刊发原创研究论文、权威评论和最前沿的研究理论及观点。涉及研究领域包括但不限于结构层次、仿生学、受控相位形成、结构适应性、形状记忆和变形能力、刺激响应、针对目标应用、传感和驱动的改进和定制特性。
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目前，期刊已被Scopus，CAS(美国化学文摘),EBSCO等数据库收录。
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