顶刊《Nature》：增材制造得到高强度且高韧性的纳米片层高熵合金( 七 ) _纳米

其中k0是强化系数，相对较小的晶格摩擦项忽略不计。我们在5%应变下对变形样品的TEM分析显示，平均堆积位错数量为n≈5 ，这可用于估计塑性屈服时的临界施加剪切应力τ:
其中L是堆积长度，取fcc片层的平均厚度的一半， G是剪切模量(Gfcc = 81 GPa ，来自我们的DP-CPFE模型) b是Burgers矢量长度(bfcc = 0.254 nm ，通过中子衍射测量) 。因此，我们估计位错滑移通过界面传递的临界剪切应力为τ≈340 MPa 。使用fcc相的泰勒因子，我们估计本发明的EHEA的拉伸屈服应力为大约1 GPa ，占测量的屈服强度的大约75% 。该分析表明，来自纳米片层的限制对打印的EHEA的高屈服强度发挥了重要作用。
bcc和fcc纳米片层中高密度的印刷诱导位错也对印刷后EHEA的高屈服强度做出了重要贡献。我们用泰勒硬化定律估计了这种强化效应：
其中M是泰勒因子(fcc相为3.09 ， bcc相为2.71) ， α是无量纲前因子(fcc相约为0.2 ， bcc相约为0.24) ， G是剪切模量(fcc相为81 GPa ， bcc相为57 GPa) ， b是Burgers矢量长度(通过中子衍射测量fcc相为0.254 nm ， bcc相为0.248 nm) ， ρ是预先存在的位错密度(fcc相为(5.4±0.3)×1014 m2 ， bcc相为(7.4±1.1)×1014 m2) 。通过混合fcc相和bcc相各自的贡献的规则来估计由预先存在的位错引起的强化效果，给出280 MPa的屈服强度的总增加。因此，来自纳米片层结构和印刷诱导的位错的组合强化效果给出了大约1300 MPa的估计屈服强度，这与测量的屈服强度非常一致。
扩展数据图1.

中子衍射获得的印刷AlCoCrFeNi2.1的极图。 a、装载前FCC-(111)、(200)、(220)和(311)的极点图。 b、装载前BCC-(110)、(200)、(211)和(321)的极图。 C、断裂后面心立方- (111)、(200)、(220)和(311)的极图。因为BCC峰在断裂后显示出广泛的展宽，所以单峰拟合在BCC的许多束入射方向和极图处不收敛骨折后的方位不可用。在所有柱形图中，加载方向(LD)在平面外，横向方向(TD)沿着水平方向，构建方向(BD)沿着垂直方向。在加载之前，印刷的样品显示出相当弱的织构，具有FCC (110)//BD的稍微优选的取向。断裂后形成FCC-(111)//LD织构，表明在FCC相的{111面上有明显的位错滑移。
扩展数据图2.

体心立方纳米片层中的连贯一致晶体结构的高分辨率TEM图像。整个区域的相应快速傅立叶变换(FFT)衍射图提供了化学排序信息。在FFT衍射图中没有观察到交替的强度变化，表明不存在明显有序的B2相。
扩展数据图3.

通过L-PBF实现的极端加工条件以及由此产生的多组分共晶合金的高度亚稳态微观结构。 a、几种增材制造方法之间的冷却速率和热梯度比较，如本研究中使用的激光粉末床熔合(L-PBF)、激光定向能量沉积(L-DED)、丝弧添加制造(WAAM)以及常规铸造(CC)和定向凝固(DS) 。极大的冷却速率和热梯度是L-PBF独特的时空特征所固有的，因此导致了我们的EHEAs的扩散限制凝固和远离平衡的微结构。 b ，典型双相多组分共晶合金的冷却速率对微观结构形态和长度尺度影响的示意图。
扩展数据图4.

Kocks-Mecking图展示了了印刷AlCoCrFeNi2.1的应变硬化率。应变硬化率(即真实应力相对于真实应变的增加率)作为真实应力的函数绘制。符号代表实验数据点，实线是拟合曲线。
扩展数据图5.

印刷的AlCoCrFeNi2.1沿不同方向的拉伸应力-应变曲线。这些样品在相似构建高度下的可比机械性能证明了由具有几乎随机取向的纳米层状共晶团组成的AM AlCoCrFeNi2.1 EHEA的各向同性机械行为。
扩展数据图6

上图：TEM图像显示应变FCC纳米片层中的堆垛层错。 a在5%的应变水平下观察到SFs 。 b除了15%之外，与a相同。 SF用黄色箭头突出显示。
下图：作为对比，给出低温轧制和退火的TEM分析结果
扩展数据图7.

印刷的AlCoCrFeNi2.1. a ，加载-卸载-再加载(LUR)真应力-应变曲线拉伸变形期间的背应力演变。 b ，显示滞后回线的代表性LUR循环。背应力通过Dickson方法计算。 c ，在拉伸变形过程中，流动应力、反向应力和有效应力与真实应变的关系。误差线代表标准偏差。
扩展数据图8

AM Ni40Co20Fe10Cr10Al18W2 EHEA具有高强度和大拉伸延性。 A.三维重建的光学显微照片。 B.二次电子显微照片显示了不同生长方向的微尺度共晶团。 C.二次电子显微照片显示了典型的纳米片层结构。 D.三维重建的EBSD IPF图。共晶团尺寸分布从俯视图获得。 FCC相的001 ， 110 ， 111极图是从俯视EBSD图上收集的。注意由于体心立方纳米片层的厚度非常小，只有35纳米，因此很难用EBSD指数来表示。 E.印刷态Ni40Co20Fe10Cr10Al18W2 EHEA中体心立方和面立方片层的厚度分布。平均层间距(λ ≈ 133 nm)比铸态Ni40Co20Fe10Cr10Al18W2 小约5倍。 F.由FCC和BCC/B2相组成的AM Ni40Co20Fe10Cr10Al18W2的中子衍射图。 G.铸态和AM Ni40Co20Fe10Cr10Al18W2 EHEAs的准静态拉伸应力-应变曲线。 AM EHEA具有大约1.5 GPa的高屈服强度和大约1.7 GPa的极限拉伸强度，其性能是铸态的两倍，而延展性没有显著损失。

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