美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员开发出一种利用激光在3D打印过程中搅拌金属的方法，为制造高熵合金等难以制备的金属合金开辟了新途径。相关成果已发表于《增材制造》期刊。
高熵合金包含五种或更多金属，且各金属比例较为均衡，在高温环境下性能优异，适用于喷气发动机、核反应堆等场景。但由于不同金属的密度、熔点、表面张力差异较大，熔融金属冷却时容易像油和水一样发生分离，传统铸造方法难以制造。NIST物理学家范章指出，高熵合金需要在原子级别实现均匀混合，金属3D打印有望解决这一问题。
研究团队采用激光粉末床熔融(LPBF)技术，但对激光路径进行了改进：不再沿直线扫描，而是引导激光在移动过程中画环形轨迹，从而在金属熔化时将其主动搅拌。研究员何阳表示，商用3D打印软件无法生成此类图案，团队不得不从头编写软件，但该方案无需新增硬件，现有打印机经编程即可使用。
为验证方法有效性，研究人员将高密度高熵合金RHEA-19与轻质钛合金层叠放置，用环形激光照射层间边缘，尝试将两种极难混合的金属融合。随后，他们借助阿贡国家实验室先进光子源(APS)产生的高亮度X射线束，在不到一秒的凝固过程中实时观测原子结构变化。APS产生的X射线亮度约为牙科X射线的5000亿倍，是全球少数能支持此类测量的光源之一。结合电子显微镜检测，研究人员证实激光搅拌有效实现了金属混合。
研究团队认为，该技术不仅适用于高熵合金，还可在打印过程中即时混合不同金属粉末，如同打印机用几种基础墨水调配出任意颜色。这将减少对多种专用合金粉末的依赖，降低成本并提升灵活性，甚至可用于制造成分渐变的零件，如无需焊接的多金属涡轮叶片。何阳表示，希望借此加快合金制造速度，推动金属3D打印技术制造更多此前无法实现的零件。
