CN114178552B - 一种高熵合金的高通量增材制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高熵合金的高通量增材制备方法，包括元素粉末的多组分实时定量输出、实时定量搅拌混粉、多通道独立铺粉、激光选区熔化和高温热处理几个步骤。该方法将激光增材制造技术与高通量制备技术相结合，在激光成型的过程中同步完成元素粉末微区合金化，可实现不同成分、不同工艺、复杂结构块体样品库的高效制备。通过本发明制备的样品库可直接用于后续的性能表征试验，从而高效筛选出高熵合金成分和工艺的优选组合，大幅缩短新材料成分和工艺研发的周期。

Description

一种高熵合金的高通量增材制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料设计技术领域，具体涉及一种高熵合金的高通量增材制备方法。

背景技术

大多数结构金属材料基于一个主元素，通过将主元素与其他元素混合以提高材料的整体性能。Cantor与Yeh等人开创性的研究多个高浓度元素混合的方法在材料科学开辟了一个新兴领域，称为高熵合金(HEAs)。HEAs通常含有5种或5种以上的主要元素，其质量百分含量在5％-35％之间，具有优越的高温强度以及耐磨性和抗氧化性。传统高熵合金的相结构以BCC和FCC为主，典型代表有叶均蔚等发现的FCC结构的CoCrFeNiCu和张勇等开发的BCC结构的AlCoCrFeNi，FCC结构的传统高熵合金通常具有较高的塑性块体。

高熵合金的制备方法主要有真空熔炼法、粉末冶金法和增材制造法。真空熔炼法是当前高熵合金制备使用最多的方法。增材制造高熵合金具有许多传统方法不具备的优点，如复杂构件的精密成型、组织晶粒细化和多工艺参数性能调控等。目前增材制造高熵合金可概括为两类工艺，一类是基于送粉或送丝的激光熔覆沉积技术，另一类是基于铺粉的激光选区熔融技术(Selected Laser Melting，SLM)。SLM技术制备高熵合金是增材制造领域最有前景的技术。相比激光熔覆沉积技术，SLM技术可生产致密度接近100％的样品，且成型样品的性能可介于铸锻件之间。然而SLM技术制备高熵合金技术并未被广泛应用，制约其发展的因素包括：1.所使用的原料粉体需要从传统的合金冶炼开始再成型雾化，然而真空雾化高熵合金粉末工艺尚存多种问题，因此定制化原料粉体生产周期长、成本高、技术路线复杂。2.打印工艺参数多，可调控范围宽，涉及激光能量、扫描速度、铺粉层厚度、光源直径、扫描路径等，合适的成型工艺区间需通过多轮实验摸索，耗时耗力且成本高。3.SLM打印样品的最终性能影响因素众多，没有相关的成分和工艺标准可参考，成型样品的稳定性差。

材料高通量实验将原有的顺序迭代的方式升级为并行或高效串行的方式完成大量样品的制备与表征，是实现新材料成分和工艺的高效设计，快速建立材料工艺数据包的变革性前沿技术。目前常用的高通量制备手段多采用扩散多元节法和气相沉积薄膜法，制备出的样品尺度介于纳观和微观之间，对后续分析表征要求较高。由于缺乏纳微观尺度样品的高通量表征解决方案，因此高通量制备手段并未在材料研发领域广泛应用。

本发明将增材制造与高通量制备两者有机融合应用于高熵合金材料体系开发，实现材料成分、结构、物理化学性质的高通量获取，可为高熵合金材料设计和制备技术的发展提供一项颠覆性的创新手段，科学意义和应用价值巨大。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高熵合金的高通量增材制备方法，所述方法在打印的过程中直接完成冶金过程，结合扩散动力学方法制定优选的热处理制度，可一次性制备均匀的多成分块体高熵合金。此外，利用本发明可一次性制备若干个任意成分配比、打印工艺连续变化的高熵合金的块体状高通量样品，高通量样品的微区之间可实现四个自变量：成分、激光光斑直径、激光功率和扫描速率。对于激光选区熔化技术制备新型高熵合金材料的选材和工艺制定、优化具有重大意义，包括可辅助研究团队快速筛选出材料成分与其制备工艺的最优组合，大幅缩短材料从成分设计、原料配比到工艺设计的时间进程及冶金能耗，加速材料研发的按需设计进程。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

步骤一设计高熵合金，包括确定待打印的高熵合金数目，以及每一高熵合金中的元素种类和元素含量。

在本发明的一个实施例中，以FeCoCrNi高熵合金为例进行以下设计：

合金1：Fe_x1Co₁Cr₁Ni₁，其中各元素的质量百分含量为：Fe 0％-40％、Co20％-35％、Cr 18％-30％、Ni 20％-35％，x1＝0-2。

合金2：Fe₁Co_x2Cr₁Ni₁，其中各元素的质量百分含量为：Fe 19％-33％、Co0％-40％、Cr 18％-31％、Ni 20％-35％，x2＝0-2。

合金3：Fe₁Co₁Cr₁Ni_x3，其中各元素的质量百分含量为：Fe 19％-33％、Co20％-35％、Cr 18％-30％、Ni 0％-40％，x3＝0-2。

合金4：Fe₁Co₁Cr_x4Ni₁，其中各元素的质量百分含量为：Fe 20％-32％、Co21％-34％、Cr 0％-37％、Ni 21％-34％，x4＝0-2。

步骤二构建并联的多路粉体供料系统，将金属或非金属粉末分别置于多路粉体供料系统的粉体储料室内。

所述多路粉体供料系统包括若干个粉体储料室、混料室和质量控制阀，所述粉体储料室用于存放各类金属或非金属粉末，所述混料室用于混合多组定量粉末，所述粉体储料室的出料口与混料室的进料口之间以输送软管连接，在所述粉体储料室的出料口上安装所述质量控制阀，用于精确控制取粉质量。所述粉体储料室的进料口与氩气源相连，可通过控制氩气气流实现定量送料和实时混料。

在本发明的一个实施例中，制备如上所述的FeCoCrNi高熵合金，可称取高纯Fe粉、Co粉、Cr粉和Ni粉各2-3Kg，将各原料进行干燥脱氧1.5小时，得到干燥脱氧后的金属单质粉末分别倒入四个粉体储料室内，每一粉体储料室储存一种金属粉末。

步骤三建立多成分高通量块体材料的形状模型，包括在X方向设置n种高熵合金成分变化，在Z方向设置m种高熵合金成分变化。其中m与单一成分样品的高度H相关，m的数量应确保满足m×H≤150mm，其中H≥1mm。

在本发明的一个实施例中，n和m均为4。打印形状模型示意图如图4所示，包括在X方向设置4种高熵合金成分变化，Z方向设置4种高熵合金成分变化，每种成分的高熵合金包括1个10mm×10mm×45mm(高度H＝10mm)的长方体和6个10mm×10mm×10mm(高度H＝10mm)的正方体。不同成分的长方体样品数量共16个，用于力学试验。不同成分的正方体样品数量共16组，每组6个平行样，用于微观组织分析试验。

步骤四通过氩气流将各粉体储料室中质量为M_i的元素粉末送入混料室内，通过质量控制阀精确控制各粉体储料室送入混料室中的粉末质量。具体地，当粉体储料室内的粉末质量减少量等于计算机设定的取粉量时，则关闭粉体储料室下端出料口的阀门。

在本发明的一个实施例中，从所述粉体储料室取出的元素粉末质量M_i根据制备的单一成分块体样品的高度H确定，计算步骤如下：

打印基板的长度为L，宽度为W，落粉格数为n，则单一成分块体样品的体积V_i的计算公式为：

各元素的质量百分含量w_i(i＝Fe、Co、Cr、Ni)为设定值，则单一成分块体样品的平均密度ρ_均的计算公式为：

ε为余量系数，等于1.2，则单一成分块体样品的粉末总质量M_总的计算公式为：

M_总＝V_i×ρ_均×ε

元素粉末取粉质量M_i的计算公式为：

M_i＝M_总×W_i

在本发明的一个实施例中，从所述粉体储料室取出的元素粉末进入混料室内，实现粉末的均匀混合。所述混料室包括转动轴和混料板，所述混料板的数目为3块并沿所述转动轴的截面圆周方向安装，相邻两块混料板之间的夹角为120°。混料板可沿XY方向360°旋转，使元素粉末充分混合。

步骤五构建多通道铺粉系统，实现不同成分混合粉末的分区铺设。

所述多通道铺粉系统包括多通道落粉器、置料台、刮刀和基板。所述置料台为长方体结构，所述基板位于所述置料台的中部，可通过计算机控制沿垂直于置料台的方向(Z向)做上下运动。在所述置料台的短边一侧设有多通道落粉器，所述多通道落粉器内部设有贯穿其中的粉格，所述粉格上端为多通道落粉器的进料口，与所述混料室下方的出料口连接。所述粉格下端为多通道落粉器的出料口，其位于所述置料台上方。在所述多通道落粉器的出料口与置料台之间设有刮刀。

在本发明的一个实施例中，所述多通道落粉器的粉格数目与混料室数目相等，两者均为n。所述多通道落粉器可以沿Z方向上下运动，并通过输送软管与多个混料室的出料口连接，使混料室输出的混合粉末通过多通道落粉器送到置料台上。

所述基板为不锈钢基板，可通过计算机控制沿垂直于置料台的方向(Z向)做上下运动。

在本发明的一个实施例中，所述多通道铺粉系统还包括沿所述置料台长边方向设置的直线导轨，所述刮刀可通过计算机控制进行平行于置料台的双向运动，实现粉末层的平铺。

步骤六通过氩气流将若干混料室内混合的粉末分k次分别投入到多通道铺粉系统中对应的落粉器内，落粉器将粉末置于打印基板上，通过刮刀做2-3次往复运动将不同成分的混合粉均匀平铺至打印基板上。

在本发明的一个实施例中，控制单次平铺粉末的厚度为25μm-50μm，因此H/50≤k≤H/25。

步骤七通过计算机建模调节激光参数，使激光发生器沿X、Y和Z方向运动并对实时定量混合粉末进行逐层原位合金化，打印多成分增材制造坯样。

在本发明的一个实施例中，所述打印过程的激光参数设置为：扫描线间距为60-80μm，光斑直径为60-80μm；扫描路径采用折返式扫描，且层与层之间的扫描路径垂直；样品激光功率为150-250W，扫描速度为700-1100mm/s。

所述打印过程采用Ar气保护，氧气含量控制在1000ppm以内。

步骤八对坯样进行均匀化热处理。

在本发明的一个实施例中，所述热处理采用1100-1400℃温度下保温4-24h，之后采用空冷或水冷进行冷却，即得多成分变化、组织均匀和FCC单相结构的高通量FeCoCrNi高熵合金块体样品。

步骤九通过线切割方式将坯样与基板分离，获得不同成分、不同工艺组合的高通量样品。

本发明的有益效果：

1、本发明针对SLM制备高熵合金的原料问题和成型工艺问题，提供了一种高熵合金的高通量增材制备方法，包括元素粉末的多组分实时定量输出、实时定量搅拌混粉、多通道独立铺粉、激光选区熔融和高温热处理几个步骤。该方法将激光增材制造技术与高通量制备技术相结合，在打印的过程中同步完成元素粉末原位合金化技术，可实现不同成分、不同工艺、复杂结构块体样品库的高效制备。通过本发明制备的样品库可直接用于后续的性能表征试验，从而高效筛选出高熵合金成分和工艺的优选组合，大幅缩短新材料成分和工艺研发的周期。该方法能够精确定量将多种纯金属粉末进行混合，代替预合金粉进行SLM打印，在打印的过程中直接完成冶金过程。从而省去原料粉末预合金化过程，可跨越增材制造专用新型粉材制备工艺的瓶颈。

具体地，该方法通过对多个粉体储料室与多个混料室的协同控制，结合质量控制阀进行实时监测，实现多路粉末的精确定量投放。由于粉体输送软管均可单独控制，有效避免了粉末输送过程的污染问题。还可精确控制单一成分样块的粉末用量，极大程度的节约原料粉末的用量，解决了高通量材料的成分精确控制问题。

2、本发明提供的高熵合金的高通量增材制备方法还使用了多通道铺粉系统，可实现多路粉末的单层分区铺设，多层间粉末的差异化铺设，单层粉末可控制实现≥25微米的均匀层厚。

3本发明通过实时定量混粉配合工艺变化矩阵，高通量的制备大于10²个组织观察和力学分析用块体样品。本制备方法效率高，制备时间短，制备出的高通量块体材料具备成型性好，样品形状尺寸可调，致密度高，组织均匀性好等特点。所制备的样品可直接用于力学性能表征，无需机加工或预处理。大大缩短材料研发的样品制备周期。

4本发明提供的优选的热处理制度，可有效改善激光选区熔融样品的组织形貌和微观成分偏析问题，释放样品内部的残余应力，有效的调控材料的强度和塑性，高效获得组织均匀，成分均匀的块体样品。由于高熵合金的成分设计自由度极大，因此使用本发明方法可高效的筛选出具有良好致密度和力学性能的样品及其优选成分和工艺，制备的高熵合金体系具有高的致密度和成分均匀性，有效成分-工艺组合的摸索效率提升百倍。此外本方法也可以扩展至其它高合金金属材料体系。

附图说明

图1为本发明多路粉体供料系统的结构示意图。

图2为本发明混料室内部结构示意图。

图3为本发明多通道铺粉系统的结构示意图。

其中，1-多路粉体供料系统；

11-粉体储料室；

12-混料室；

121-转动轴；122-混料板；123-第二进料口；124-第二出料口；

13-质量控制阀；14-输送软管；15-氩气源；

2-多通道铺粉系统；

21-多通道落粉器；22-置料台；23-刮刀；24-基板；25-直线导轨。

图4为本发明Fe_aCo_bCr_cNi_d体系高通量块体材料打印结构示意图。

图5为本发明实施例得到的多成分高熵合金样品的致密度随激光体能量变化图。

图6为本发明实施例得到多成分高熵合金样品的显微硬度与传统制备工艺的对比图。

图7为本发明实施例得到多成分高熵合金样品的金相图谱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种高通量增材制备16个成分的单相Fe_aCo_bCr_cNi_d(a、b、c、d任意为0、0.5、1.5或2)高熵合金的方法，包括如下步骤：

步骤一构建包括若干个粉体储料室、混料室和质量控制阀的多路粉体供料系统，其中粉体储料室和混料室的数目均为4个。

步骤二构建多通道铺粉系统，用于不同成分的混合粉末的分区铺设。包括多通道落粉器、置料台、刮刀和基板。其中基板长度为120mm，宽度为120mm，落粉器格数为4。

步骤三建立多成分多工艺高通量块体材料的打印形状模型，在X方向可实现4个成分的离散变化，在Z方向实现4个成分的梯度变化，如图4所示。然后通过计算机控制进行切片处理，层片的厚度为25微米。

步骤四称取纯金属Fe粉、Co粉、Cr粉和Ni粉各2Kg，将所述各原料进行干燥脱氧1.5小时，得到干燥脱氧后的单质粉末分别倒入四个粉体储料室内。

步骤五按照打印件材质要求的摩尔分数换算为质量百分数，16个成分的质量百分数和位置编号见表1。

表116个成分的质量百分数和位置编号

步骤六从粉体储料室取出的元素粉末质量M_i根据制备的单一成分块体样品的高度H确定，本实施例中H为8mm，通过氩气流将质量为M_i的元素粉末送入取粉器内，通过质量控制阀精确控制各粉体储料室送入混料室中的粉体质量。每组成分样品的取粉质量根据平均密度、体积和质量百分数计算，如表2所示。

表2 16个成分样品的元素粉末取粉质量

步骤七将上述取粉数量输入计算机程序中，通过计算机控制将从粉体储料室取出的每个成分样品所需的元素粉末分别投入到4个混料室中。混料室每次工作均通过三个梯形料辊360℃旋转5分钟使单一成分样品所需的元素粉末充分混合。为了保证成分的纯净度，其中位置编号为X1对应1号混料室，位置编号为X2的成分对应2号混料室，以此类推。由于Z方向共有4个成分，因此每个混料室共进行混粉作业4次。

步骤八将混合粉从混料室输出，分别投入到多通道铺粉系统中对应的落粉器的粉格内，通过刮刀做2-3次往复运动将不同成分的混合粉均匀平铺至打印基板上。

步骤九通过计算机建模调节激光参数，使激光发生器做X、Y和Z运动并对实时定量混合粉末进行逐层原位合金化，打印多成分增材制造坯样。所述的打印过程的激光参数设置优选为：扫描线间距为60μm，光斑直径为60μm，搭接率为0％；扫描路径采用折返式扫描，且层与层之间的扫描路径垂直；样品激光功率为250W，扫描速度为1000mm/s。所述打印过程采用Ar气保护，氧气含量控制在1000ppm以内，得到坯样。

步骤十对坯样进行均匀化热处理。热处理采用1200℃温度下保温20h，之后采用空冷或水冷进行冷却，即得所述的多成分变化、组织均匀和FCC单相结构的高通量FeCoCrNi高熵合金块体样品。

高通量样品的致密度随激光体能量变化的情况如图5所示，其中横坐标为激光能量密度，纵坐标为不同成分打印样品的致密度。从图中可知高通量制备样品的致密度均在96％以上，最高可达99.99％，与传统预合金粉激光选区熔化样品的致密度相当。

高通量制备样品的显微硬度如图6所示，其中横坐标为各元素添加的摩尔数，纵坐标为样品维氏硬度随元素含量增加的变化值，两个五角星标记处分别为传统预合金粉激光选区熔化样品和电弧熔炼样品的维氏硬度。从图中可知，通过本发明提供的工艺所制备的高通量样品的硬度均高于传统3D打印FeCoCrNi高熵合金样品的硬度(207HV)，远高于电弧熔炼制备FeCoCrNi高熵合金样品的硬度(118HV)。说明本发明提供的方法可高效制备多组不同成分的高熵合金，可高效应用于增材制造高熵合金的成分筛选和工艺优化，实现材料设计时间和成本的双减半。

步骤十一通过线切割方式将坯样与基板分离，获得不同成分、不同工艺组合的高通量样品库。不同成分样品的金相图谱如图7所示，可见明显的增材制造组织，无明显的裂纹、疏松等缺陷。

上述高熵合金的高通量增材制备方法是基于SLM原位合金化设备实施的。所述设备包括多路粉体供料系统1、多通道铺粉系统2和激光发生器，其中，

所述多路粉体供料系统1能够精确选取多种粉末进行混料，并将多路混合粉末输入所述多通道铺粉系统2；

所述多通道铺粉系统2能够将多路混合粉末进行分区铺设；

所述激光发生器用于对铺设的多路混合粉末进行3D打印，实现其原位合金化，一次性得到多种块体材料。

上述SLM原位合金化设备可采用纯金属粉末进行实时定量混合，以代替预合金粉进行SLM打印。制备流程不仅大大缩短，还可实现原材料成分的自由配比。

〔多路粉体供料系统〕

如图1所示，所述多路粉体供料系统1包括若干个粉体储料室11、混料室12和质量控制阀13，所述粉体储料室11用于存放各类金属或非金属粉末，所述混料室12用于混合多组定量粉末。所述粉体储料室11的上方设有第一进料口，下方设有第一出料口。所述混料室12的上方设有第二进料口，下方设有第二出料口。所述第一出料口与所述第二进料口之间以输送软管14连接。在所述粉体储料室11的出料口上安装所述质量控制阀13，用于精确控制取粉质量。

可使用现有技术201720227899.X中的粉末状原材料的精确自动输送装置作为质量控制阀13。该质量控制阀13由计算机控制开关状态，当计算机控制开始混粉时质量控制阀13打开，当监测到粉体储料室11内的粉末的减少量等于计算机预设的流入到粉体储料室11内的质量时，质量控制阀13关闭。

在本发明的一个实施例中，所述第一进料口与氩气源15相连，用于将所述粉体储料室11内的粉末吹入输送软管14内。

在本发明的一个实施例中，所述粉体储料室11与混料室12的数目相同或不同，所述第一出料口的数目与所述第二进料口的数目相同，可根据预混合原料数目和成品数目进行选择。如图1所示，所述粉体储料室11的数目为5个，分别编号为S1至S5，每个粉体储料室11均具有5个第一出料口。所述混料室12的数目为5个，分别编号为H1至H5，每个混料室12均具有5个第二进料口。以粉体储料室S1为例，在其第一出料口安装有质量控制阀，并连接不同的输送软管14，与每一个混料室12的第二进料口连接。在混料室12内实现多种粉末的混合，并将混合均匀的粉体从混料室12下端的第二出料口输出，进行后续的激光打印。如此可根据需要一次性选取多种粉末进行混料，实现元素粉料的精确定量投放，解决了高熵合金的成分精确控制问题。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，在混料室12上端设有第二进料口123，下端设有第二出料口124。所述混料室12包括转动轴121和混料板122，所述转动轴121位于所述混料室12的中轴线上。为了使进入的粉末混合均匀，所述混料板122的数目为3块并沿所述转动轴121的截面圆周方向安装，相邻两块混料板122之间的夹角为120°。为了增加混料板122与粉末之间的接触面积，所述混料板122的形状为不等腰梯形，较长底边固定在转动轴121上。混料板122可沿XY方向360°旋转，使元素粉末充分混合。

〔多通道铺粉系统〕

如图3所示，所述多通道铺粉系统2用于不同成分的混合粉体的分区铺设，包括多通道落粉器21、置料台22、刮刀23和基板24。所述置料台22为长方体结构，构成所述多通道铺粉系统2的主体。所述基板24位于所述置料台22的中部，其材质为不锈钢，可通过计算机控制沿垂直于置料台22的方向(Z向)做上下运动。

在所述置料台22的短边一侧设有多通道落粉器21，所述多通道落粉器21内部设有贯穿其中的粉格，所述粉格上端为多通道落粉器21的进料口，与所述混料室12下方的第二出料口连接。所述粉格下端为多通道落粉器21的出料口，其位于所述置料台22上方。在所述多通道落粉器21的出料口与置料台22之间设有刮刀23，所述刮刀23沿所述置料台22的宽度方向延伸。

在本发明的一个实施例中，所述多通道铺粉系统2还包括直线导轨25。所述直线导轨25的数目为2条，均沿所述置料台22的长边设置。所述刮刀23的两端与所述直线导轨25滑动配合，可通过计算机控制刮刀23进行平行于置料台22的双向运动，以实现输入粉末在所述基板24表面的平铺。

在本发明的一个实施例中，所述多通道落粉器21的粉格数目与混料室12数目相等。所述多通道落粉器21可沿Z方向上下运动，并通过输送软管14与多个混料室12下端的第二出料口连接，将混料室12内的混合粉末通过多通道落粉器21送入置料台22上。

本发明提供的多通道铺粉系统2可实现多路粉末的单层分区铺设，以及多层间粉末的差异化铺设。单层粉末可控制实现≥25微米的均匀层厚。

〔激光发生器〕

在本发明的一个实施例中，选用500W的IPG单模光纤激光器和Scanlab动态变焦装置与扫描振镜的组合，激光波长为1064nm。其输出的激光光斑尺寸、激光功率和能量输入均可动态改变，其中最小光斑直径60μm，最高扫描速度10m/s。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高熵合金的高通量增材制备方法，包括以下步骤：

步骤一 设计高熵合金，包括确定待打印的高熵合金数目，以及每一高熵合金中的元素种类和元素含量；

步骤二 构建并联的多路粉体供料系统，将金属或非金属粉末分别置于多路粉体供料系统的粉体储料室内；

所述多路粉体供料系统包括若干个粉体储料室、混料室和质量控制阀，所述粉体储料室用于存放各类金属或非金属粉末，所述混料室用于混合多组定量粉末，所述粉体储料室的出料口与混料室的进料口之间以输送软管连接；在所述粉体储料室的出料口上安装所述质量控制阀，用于精确控制取粉质量；所述粉体储料室的进料口与氩气源相连，可通过控制氩气气流实现定量送料和实时混料；

步骤三 建立多成分高通量块体材料的形状模型，包括在X方向设置n种高熵合金成分变化，在Z方向设置m种高熵合金成分变化；

步骤四 通过氩气流将各粉体储料室中质量为M_i的元素粉末送入混料室内，通过质量控制阀精确控制各粉体储料室送入混料室中的粉末质量；

步骤五 构建多通道铺粉系统，实现不同成分混合粉末的分区铺设；

所述多通道铺粉系统包括多通道落粉器、置料台、刮刀和基板，所述置料台为长方体结构，所述基板位于所述置料台的中部，可通过计算机控制沿垂直于置料台的方向做上下运动；在所述置料台的短边一侧设有多通道落粉器，所述多通道落粉器内部设有贯穿其中的粉格，所述粉格上端为多通道落粉器的进料口，与所述混料室下方的出料口连接；所述粉格下端为多通道落粉器的出料口，其位于所述置料台上方，在所述多通道落粉器的出料口与置料台之间设有刮刀；

步骤六 通过氩气流将若干混料室内混合的粉末分k次分别投入到多通道铺粉系统中对应的落粉器内，落粉器将粉末置于打印基板上，通过刮刀做2-3次往复运动将不同成分的混合粉均匀平铺至打印基板上；

步骤七 通过计算机建模调节激光参数，使激光发生器沿X、Y和Z方向运动并对实时定量混合粉末进行逐层原位合金化，打印多成分增材制造坯样；

步骤八 对坯样进行均匀化热处理；

步骤九 通过线切割方式将坯样与基板分离，获得不同成分、不同工艺组合的高通量样品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，待打印的合金为FeCoCrNi高熵合金，并进行以下设计：

合金1：Fe_x1Co₁Cr₁Ni₁，其中各元素的质量百分含量为：Fe 0％-40％、Co 20％-35％、Cr18％-30％、Ni 20％-35％，x1＝0-2；

合金2：Fe₁Co_x2Cr₁Ni₁，其中各元素的质量百分含量为：Fe 19％-33％、Co 0％-40％、Cr18％-31％、Ni 20％-35％，x2＝0-2；

合金3：Fe₁Co₁Cr₁Ni_x3，其中各元素的质量百分含量为：Fe 19％-33％、Co 20％-35％、Cr18％-30％、Ni 0％-40％，x3＝0-2；

合金4：Fe₁Co₁Cr_x4Ni₁，其中各元素的质量百分含量为：Fe 20％-32％、Co 21％-34％、Cr0％-37％、Ni 21％-34％，x4＝0-2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤三中，m×H≤150mm，其中H≥1mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四中，从所述粉体储料室取出的元素粉末质量M_i根据制备的单一成分块体样品的高度H确定，计算步骤如下：

打印基板的长度为L，宽度为W，落粉格数为n，则单一成分块体样品的体积V_i的计算公式为：

各元素的质量百分含量w_i为设定值，则单一成分块体样品的平均密度ρ_均的计算公式为：

ε为余量系数，等于1.2，则单一成分块体样品的粉末总质量M_总的计算公式为：

M_总＝V_i×ρ_均×ε

元素粉末取粉质量M_i的计算公式为：

M_i＝M_总×W_i。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤四中，所述混料室包括转动轴和混料板，所述混料板的数目为3块并沿所述转动轴的截面圆周方向安装，相邻两块混料板之间的夹角为120°，混料板可沿XY方向360°旋转。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤五中，所述多通道落粉器的粉格数目与混料室数目相等，所述多通道落粉器可以沿Z方向上下运动，并通过输送软管与多个混料室的出料口连接，使混料室输出的混合粉末通过多通道落粉器送到置料台上。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤六中，单次平铺粉末的厚度为25μm-50μm，H/50≤k≤H/25。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤七中，所述打印过程的激光参数设置为：扫描线间距为60-80μm，光斑直径为60-80μm；扫描路径采用折返式扫描，且层与层之间的扫描路径垂直；样品激光功率为150-250W，扫描速度为700-1100mm/s。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤七中，所述打印过程采用Ar气保护，氧气含量控制在1000ppm以内。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤八中，所述热处理采用1100-1400℃温度下保温4-24h，之后采用空冷或水冷进行冷却。