3D打印高熵合金—鐵基非晶合金復(fù)合材料
發(fā)布時間：2021-01-01 02:18
高熵合金是近年來采用多主元混合引入“化學(xué)無序”獲得的新型合金材料,其結(jié)構(gòu)新穎性能獨特,在硬度、抗壓強度、韌性、熱穩(wěn)定性等方面具有潛在的顯著優(yōu)于常規(guī)金屬特質(zhì),在許多行業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。然而,傳統(tǒng)的制造技術(shù)成形高熵合金比較復(fù)雜,成形尺寸小,幾何形狀簡單,且難以兼顧強度和韌性。這嚴(yán)重制約了高熵合金的工程應(yīng)用。而近年來發(fā)展起來的激光選區(qū)熔化（SLM）激光3D打印技術(shù)有望解決這一問題。本文以目前已知材料中斷裂韌性最高的高熵合金FeCoCrNiMn為主要研究對象,通過SLM技術(shù),將高強度鐵基非晶Fe68Mo5Ni5Cr2P12.5C5B2.5（at.%）加入高熵合金中,期望得到高強高韌復(fù)合材料。本文首先將鐵基非晶粉末與高熵合金粉末混合均勻,通過選擇性激光熔融（SLM）實現(xiàn)了混合粉末的3D打印成形,制備了復(fù)合材料的實驗樣品。利用X射線衍射（XRD）、差熱分析法（DTA）、光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、...
【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：55 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
TiCoCrFeNiAlSi高熵合金噴涂層的抗氧化性能Fig.1-2OxidationresistanceofTiCoCrFeNiAlShighentropyalloysprayedlayer
8圖 1-3 （A）EBM 試樣；（B）鑄造試樣；（C）霧化粉末的 XRD 曲線Fig.1-3 XRD patterns of (A)the EBMed specimen;(B) the casting specimenand (C)the gas-atomised raw powders在 SLM 制備高熵合金方面，Brif 等人具有開創(chuàng)性的工作[31]。2015 年，研究者用SLM 技術(shù)，以預(yù)合金化粉末為材料，制備等原子 FeCoCrNi 高熵合金。采用不同的工藝參數(shù)，特別是層厚和后熱處理工藝。在所有 SLM 制備和后熱處理的高熵試樣中都發(fā)現(xiàn)了單相 fcc 結(jié)構(gòu)，基體中的元素均勻分布在試樣上，如圖 1-4 所示。本研究證明了 SLM 可用于制備預(yù)合金化粉末的高熵合金。
圖 1-4 SLM 成形樣品的 XRD 曲線(a)退火前；（b）退火后；（c）SLM 成形樣品的SEM 圖像和 EDS 能譜分析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學(xué)性能2015 年，Joseph 等人發(fā)現(xiàn) DLD 制備的 AlxCoCrFeNi（x=0.3 和 0.85）高熵合金的屈服強度和延性與采用電弧熔煉法制備的高熵相似，原因是兩種方法制備的樣品的晶粒尺寸，成分，結(jié)構(gòu)相似。在 DLD3D 打印過程中由于快速凝固和較大的熱梯度而產(chǎn)生殘余應(yīng)力，高熵試樣表現(xiàn)出好的加工硬化行為[26]。Sistla 等人研究了 Al/Ni 含量比對 AlFeCoCrNi 高熵合金硬度的影響[27]。結(jié)果發(fā)
本文編號：2950761
【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：55 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
TiCoCrFeNiAlSi高熵合金噴涂層的抗氧化性能Fig.1-2OxidationresistanceofTiCoCrFeNiAlShighentropyalloysprayedlayer
8圖 1-3 （A）EBM 試樣；（B）鑄造試樣；（C）霧化粉末的 XRD 曲線Fig.1-3 XRD patterns of (A)the EBMed specimen;(B) the casting specimenand (C)the gas-atomised raw powders在 SLM 制備高熵合金方面，Brif 等人具有開創(chuàng)性的工作[31]。2015 年，研究者用SLM 技術(shù)，以預(yù)合金化粉末為材料，制備等原子 FeCoCrNi 高熵合金。采用不同的工藝參數(shù)，特別是層厚和后熱處理工藝。在所有 SLM 制備和后熱處理的高熵試樣中都發(fā)現(xiàn)了單相 fcc 結(jié)構(gòu)，基體中的元素均勻分布在試樣上，如圖 1-4 所示。本研究證明了 SLM 可用于制備預(yù)合金化粉末的高熵合金。
圖 1-4 SLM 成形樣品的 XRD 曲線(a)退火前；（b）退火后；（c）SLM 成形樣品的SEM 圖像和 EDS 能譜分析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學(xué)性能2015 年，Joseph 等人發(fā)現(xiàn) DLD 制備的 AlxCoCrFeNi（x=0.3 和 0.85）高熵合金的屈服強度和延性與采用電弧熔煉法制備的高熵相似，原因是兩種方法制備的樣品的晶粒尺寸，成分，結(jié)構(gòu)相似。在 DLD3D 打印過程中由于快速凝固和較大的熱梯度而產(chǎn)生殘余應(yīng)力，高熵試樣表現(xiàn)出好的加工硬化行為[26]。Sistla 等人研究了 Al/Ni 含量比對 AlFeCoCrNi 高熵合金硬度的影響[27]。結(jié)果發(fā)
本文編號：2950761
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