多主元合金作為一種新興的合金材料,因其具有高強(qiáng)度、高硬度、良好的高溫穩(wěn)定性、抗氧化性和耐腐蝕性等獨(dú)特的優(yōu)異性能,近年來(lái)得到快速發(fā)展,已然成為金屬材料領(lǐng)域新興的研究熱點(diǎn)。目前,多主元高熵合金材料及其增材制造技術(shù)的研究處在發(fā)展初期。根據(jù)現(xiàn)有研究表明,部分三元或四元的多主元合金的性能與五元的多主元合金性能相當(dāng),甚至優(yōu)于五元的多主元高熵合金。此外,目前對(duì)多主元合金的加工工藝多以傳統(tǒng)的真空電弧熔煉技術(shù)為主,但是該制備技術(shù)存在成形形狀簡(jiǎn)單、成形尺寸有限、容易發(fā)生成分偏析、縮孔缺陷等不足,從而限制了其在多主元合金復(fù)雜成形構(gòu)件的制備方面的應(yīng)用。因此,嘗試采用增材制造技術(shù)制備性能優(yōu)異的多主元合金具有較大的科研意義。本課題在完成對(duì)CrMoTiAl_x（x=0,0.1,0.2,0.3,0.4）合金體系的理論計(jì)算的基礎(chǔ)上,采用傳統(tǒng)的真空電弧熔煉技術(shù)對(duì)CrMoTiAl_x（x=0,0.1,0.2,0.3,0.4）合金體系進(jìn)行制備,分別采用激光3D打印技術(shù)中的金屬熔融沉積以及激光選區(qū)熔化對(duì)經(jīng)過(guò)機(jī)械混合元素粉體方法的CrMoTi三元中熵合金進(jìn)行打印參數(shù)的優(yōu)化。針對(duì)CrMoTi... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

典型DLD激光3D打印的原理圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-打印機(jī)器中，粉槽中的粉體（打印1）或料斗中的粉體（打印2）由刮刀在打印基板上鋪成均勻的一層。在惰性保護(hù)氣體氛圍下，激光束根據(jù)導(dǎo)入信息在粉床上選擇性熔化金屬粉體，得到零部件的單層固體層。打印平臺(tái)下移，刮刀在已經(jīng)熔化的打印層上繼續(xù)鋪粉，重復(fù)上述打印操作。層層之間熔化并冶金結(jié)合，最終得到成型金屬零部件[11,12]。圖1-2典型SLM激光3D打印的原理圖在SLM中，優(yōu)化工藝參數(shù)，如激光功率、掃描速率、掃描間距和層厚（Layerthickness，t）是保證近乎致密零部件的關(guān)鍵，圖1-3提供了這些工藝參數(shù)的具體定義[11]。綜合這些工藝參數(shù)可以得到體能量密度（Volumeenergydensity,E）表達(dá)式，見(jiàn)式1-1[5]：=(1-1)式中：——體能量密度（J/mm3）；——激光功率（W）；——掃描速率（mm/s）；——掃描間距（mm）；——層厚（mm）。激光功率較低、掃描速率較高、打印層厚較大組合導(dǎo)致輸入能量不足容易引起球化（Balling）現(xiàn)象；然而過(guò)高的激光功率和較低的掃描速率可能會(huì)導(dǎo)致打印材料的蒸發(fā)，從而形成匙孔（Keyhole）效應(yīng)；調(diào)整適當(dāng)?shù)膾呙栝g距可以避免相鄰兩條熔道不完全熔化連接以及孔隙（Porosity）的問(wèn)題。除了激光工藝參數(shù)，吸收率（粉體對(duì)能量的吸收）、粉體粒徑、粉體形貌等也對(duì)成型零部件的致密度和性能有影響[11]。因此，研究不同材料的工藝參數(shù)組合對(duì)于SLM結(jié)構(gòu)件致密是至關(guān)重要的，也是保證良好的機(jī)械性能的前提。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-圖1-3SLM工藝參數(shù)[11]對(duì)比金屬熔融沉積技術(shù)與激光選區(qū)熔化技術(shù)，兩者各有優(yōu)勢(shì)。其中，金屬熔融沉積技術(shù)因?yàn)檩^大的光斑尺寸、較快的掃描速率、范圍較廣的激光功率等特點(diǎn)而能夠更快地構(gòu)建尺寸更大的零部件，且能制備具有高熔點(diǎn)元素的合金，如難熔高熵合金；然而由于沒(méi)有氣體保護(hù)倉(cāng)以及基板加熱的功能，成型原材料的種類(lèi)受到限制且成型質(zhì)量相對(duì)于激光選區(qū)熔化技術(shù)的成型質(zhì)量較差，表面粗糙度更高。激光選區(qū)熔化技術(shù)成型精度高、密度高、表面質(zhì)量好，然而由于激光功率較低，對(duì)于難熔金屬原材料有一定的限制，且因?yàn)樾枰畛浞鄞�，而需要較多的原材料才能進(jìn)行打櫻1.1.2多主元合金材料的發(fā)展及其特性多主元合金（Multi-principalelementalloys,MPEAs）的概念由Cantor教授于2004年首次正式發(fā)表[13]。同一年，中國(guó)臺(tái)灣學(xué)者葉均蔚教授提出了高熵合金（High-entropyalloys,HEAs）的概念[14]。因多主元合金的研究方向與高熵合金的研究方向一致，故多主元合金也被稱(chēng)為高熵合金，然而兩者之間的區(qū)別在于多主元合金并不完全是高構(gòu)型熵（Configurationalentropy）合金。傳統(tǒng)的合金設(shè)計(jì)策略通常是基于一種主要元素，并添加其他次要元素，從而進(jìn)一步優(yōu)化合金性能。高熵合金的設(shè)計(jì)概念則與傳統(tǒng)的截然不同，其添加的所有元素均為溶質(zhì)，亦或溶劑。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，高熵合金的定義始終是一個(gè)無(wú)法統(tǒng)一的問(wèn)題：最早葉均蔚教授對(duì)高熵合金的定義是從合金成分組成上出發(fā)的，具體是合金體系含有五種及以上的主要元素，且每種主要元素的原子分?jǐn)?shù)占比在5-35%之間


本文編號(hào)：3053256