3D打印高熵合金—铁基非晶合金复合材料

发布时间：2021-01-01 02:18

　　高熵合金是近年来采用多主元混合引入“化学无序”获得的新型合金材料,其结构新颖性能独特,在硬度、抗压强度、韧性、热稳定性等方面具有潜在的显著优于常规金属特质,在许多行业中有着广阔的应用前景。然而,传统的制造技术成形高熵合金比较复杂,成形尺寸小,几何形状简单,且难以兼顾强度和韧性。这严重制约了高熵合金的工程应用。而近年来发展起来的激光选区熔化（SLM）激光3D打印技术有望解决这一问题。本文以目前已知材料中断裂韧性最高的高熵合金FeCoCrNiMn为主要研究对象,通过SLM技术,将高强度铁基非晶Fe₆₈Mo₅Ni₅Cr₂P_12.5C₅B_2.5（at.%）加入高熵合金中,期望得到高强高韧复合材料。本文首先将铁基非晶粉末与高熵合金粉末混合均匀,通过选择性激光熔融（SLM）实现了混合粉末的3D打印成形,制备了复合材料的实验样品。利用X射线衍射（XRD）、差热分析法（DTA）、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

TiCoCrFeNiAlSi高熵合金喷涂层的抗氧化性能Fig.1-2OxidationresistanceofTiCoCrFeNiAlShighentropyalloysprayedlayer

8图 1-3 （A）EBM 试样；（B）铸造试样；（C）雾化粉末的 XRD 曲线Fig.1-3 XRD patterns of (A)the EBMed specimen;(B) the casting specimenand (C)the gas-atomised raw powders在 SLM 制备高熵合金方面，Brif 等人具有开创性的工作[31]。2015 年，研究者用SLM 技术，以预合金化粉末为材料，制备等原子 FeCoCrNi 高熵合金。采用不同的工艺参数，特别是层厚和后热处理工艺。在所有 SLM 制备和后热处理的高熵试样中都发现了单相 fcc 结构，基体中的元素均匀分布在试样上，如图 1-4 所示。本研究证明了 SLM 可用于制备预合金化粉末的高熵合金。

图 1-4 SLM 成形样品的 XRD 曲线(a)退火前；（b）退火后；（c）SLM 成形样品的SEM 图像和 EDS 能谱分析Fig.1-4 XRD patterns of SLM (a) as-fabricated and (b) annealed FeCoCrNi specimens;(c) SEM image and the EDS elemental mapping of the SLM as-fabricated FeCoCrNispecimen1.3.2 3D 打印成形高熵合金的力学性能2015 年，Joseph 等人发现 DLD 制备的 AlxCoCrFeNi（x=0.3 和 0.85）高熵合金的屈服强度和延性与采用电弧熔炼法制备的高熵相似，原因是两种方法制备的样品的晶粒尺寸，成分，结构相似。在 DLD3D 打印过程中由于快速凝固和较大的热梯度而产生残余应力，高熵试样表现出好的加工硬化行为[26]。Sistla 等人研究了 Al/Ni 含量比对 AlFeCoCrNi 高熵合金硬度的影响[27]。结果发


本文编号：2950761