AlCoCrFeNiCu_x系高熵合金激光增材制造组织与性能研究

论文摘要

多种元素的协同作用使得高熵合金可同时具有许多优异的性能。目前所研究的高熵合金多是由真空电弧或感应熔炼的方法制备。合金的性能由化学成分与组织结构决定,但是制备方法直接影响了合金的微观组织,进而影响力学性能。增材制造具有不需要模具、复杂结构一次成型、材料利用率高等优点,很多传统合金已可采用增材制造技术进行成型,因此本文研究了高熵合金的增材制备技术。选择铸态性能优异的Al0.3CoCrCuFeNi和AlCoCrFeNi2.1高熵合金,进行了激光选区熔化成型研究。AlCoCrFeNi2.1高熵合金在合适的SLM工艺参数（激光功率130w、扫描速度1000mm/s、铺粉厚度0.04mm）下,制得的试样缺陷最少,而且致密度超过铸态;而对Al0.3CoCrCuFeNi高熵合金由于含有低熔点Cu元素,在激光熔化成型实验中Cu元素的偏析促使裂纹的产生,在制备的试样中始终可以观测到微裂纹的存在。对AlCoCrFeNi2.1高熵合金SLM试样进行组织结构分析:在高倍扫描电镜下,铸态为层片状共晶组织,层间距约为2μm;而SLM试样为胞状亚结构共晶组织,尺寸在200nm1000nm之间。增材成型后元素分布更加均匀,组织更加细小,说明冷却速度和制备方式对合金的组织有显著影响。与铸态AlCoCrFeNi2.1高熵合金相比,SLM试样在强度和塑性方面都有明显提升,屈服强度由545MPa提升到1040MPa,抗拉强度由1070MPa提升到1200MPa,断后延伸率由17%提升到23%,硬度由320HV提升到354HV。SLM试样的磨损机制主要为粘着磨损;铸态试样由于硬质B2相的存在,其磨损机制为粘着磨损并伴随磨粒磨损。铸态试样的耐磨性比SLM试样更好。在3.5wt%NaCl溶液的腐蚀环境中,铸态AlCoCrFeNi2.1高熵合金的耐腐蚀性可以与304不锈钢相媲美,SLM制备的AlCoCrFeNi2.1高熵合金耐腐蚀性能和铸态的几乎一致,制备方式对耐腐蚀性能几乎没有影响。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘启明

导师: 卢一平

关键词: 高熵合金,激光选区熔化技术,显微组织,力学性能,腐蚀性能

来源: 大连理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,金属学及金属工艺,无线电电子学

单位: 大连理工大学

分类号: TG139;TN249

DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.002899

总页数: 58

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标签：高熵合金论文;  激光选区熔化技术论文;  显微组织论文;  力学性能论文;  腐蚀性能论文;