机械工程学报

作者：王康帅, 韦辉亮, 吴越峰, 石家铭, 刘婷婷, 廖文和

单位：南京理工大学机械工程学院 南京 210094

关键词：共晶高熵合金,TPMS点阵结构,LPBF增材制造,吸能性能；

针对激光粉末床熔融(LPBF)传统合金三周期极小曲面(TPMS)点阵结构强塑性难以协同的难题，系统研究了AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金LPBF工艺及其TPMS点阵结构的力学性能。最优参数组合时AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金弹性模量达255 GPa，压缩屈服应力达1 348 MPa，抗压强度达2 520 MPa，压缩应变超25%。微观组织表征结果表明，其具有FCC(130～250 nm)/BCC(20～30 nm)双相纳米片层结构，元素偏聚形成异质界面协同强化。通过制造Diamond、Gyroid、Primitive三种TPMS结构及BCC桁架结构，揭示了点阵构型、相对密度和单胞尺寸结构参数对准静态压缩性能的影响规律。弹性模量、屈服应力及吸能均与相对密度正相关，Diamond、Gyroid和Primitive结构最大吸能分别达2 369 J、2 062 J和1 096 J。弹性模量与屈服应力随单胞尺寸增大呈线性增长，平台应力和吸能同步提升。Gyroid、Primitive结构在40%相对密度时比弹性模量的峰值分别达到47.8 GPa/kg、46.9 GPa/kg。相对Gyroid、Primitive、BCC构型，Diamond结构综合性能最优，比弹性模量达到72.6 GPa/kg，比吸能达38.7 J/g。与316L不锈钢和Ti-6Al-4V钛合金同类TPMS点阵综合对比，可知AlCoCrFeNi2.1点阵结构具有更为优异的强度-塑性匹配性能，在极端载荷条件下的高承载与吸能方面具有良好的应用前景。

来源：2026年第3期

《机械工程学报》期刊编辑部

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