激光熔化沉积CrMnFeCoNi高熵合金组织和低温力学性能

采用激光熔化沉积和铸造技术分别制备了CrMnFeCoNi高熵合金。通过X射线衍射(XRD)、金相腐蚀、扫描电镜(SEM)和力学拉伸实验等分析手段对不同方法制备的CrMnFeCoNi高熵合金相组成、微观组织及力学性能进行了对比研究。结果表明:通过激光熔化沉积和铸造技术制备的CrMnFeCoNi高熵合金均为面心立方(FCC)单相固溶体结构;采用激光熔化沉积技术制备的CrMnFeCoNi高熵合金具有更为均匀的元素分布;随着温度从293 K降低到77 K,激光熔化沉积技术制备的CrMnFeCoNi高熵合金的拉伸强度与塑性分别从518 MPa、55%提升到878 MPa、95%,表现出优异的低温力学性能。     

激光熔化沉积2195铝锂合金微观组织演变及力学性能

采用激光熔化沉积技术对2195铝锂合金进行制备,通过单道以及搭接试验分析激光熔化沉积2195铝锂合金的最佳工艺参数,并利用光学显微镜(OM)等表征方法对其微观组织进行系统研究。结果表明,最佳沉积工艺参数为扫描功率1400 W,扫描速度480 mm/min,扫描间距1.6 mm。利用最佳工艺参数进行5层堆叠块体打印所得激光熔化沉积2195铝锂合金的微观组织中会出现沿晶界分布的析出相TB(Al₇Cu₄Li)相;激光熔化沉积2195铝锂合金经450℃固溶2 h后,合金中的第二相发生回溶;155℃时效32 h水冷后,合金中的不稳定过饱和固溶体Al₇Cu₄Li相会析出稳定的第二相,形成稳定时效态组织,硬度比固溶处理试样明显增加。     

增材制造难熔高熵合金综述

寻求可打印金属材料的研究至关重要。近年来,多种可打印性良好的材料已被发掘出来,如Ti-6Al-4V、FeMnCoCrNi、不锈钢及一些难熔高熵合金。尽管已经获得了诸多可喜结果,增材制造难熔高熵合金依然发展缓慢。由于难熔高熵合金的优越高温性能,复杂成形的需求也日渐高涨。本文主要介绍了增材制造难熔高熵合金的一些研究进展,综述了有关难熔高熵合金激光增材制造、电子束增材制造和丝材增材制造技术,并为后续研究工作提供参考。此外,本文也系统地讨论了有关增材制造难熔高熵合金面临的机遇和挑战。     

选区激光熔化制备AlCoCrFeNi高熵合金的成形性能

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了AlCoCrFeNi高熵合金,研究了激光工艺参数对成形性、致密度、微观组织以及力学性能的影响。结果表明,随体能量密度的增加,致密度逐渐增加,最佳的SLM参数为激光功率50 W,扫描速度300 mm/s,扫描间距70 μm,层厚30 μm。铸态和SLM态合金是由无序BCC相(A2)和有序BCC相(B2)组成的双相体心立方结构,由于细晶强化作用,选区激光熔化试样具有比铸态试样更高的显微硬度,但是压缩屈服强度降低,原因是选区激光熔化合金中存在裂纹、孔洞等缺陷。     

激光增材制造技术制备高熵合金的研究进展

目前基于焓变的传统合金化材料设计理念趋于极限,而基于熵变设计的新型金属材料,中高熵合金设计自由度大弥补了亚稳态材料室温脆性以及亚稳晶化的不足且在性能上不断取得突破。激光增材制造技术具有了不同于传统加工设计和制造理念,为推动先进合金材料的发展提供了新的可能,已经成为链接材料与产品的关键技术。本文基于不同维度的激光增材制造技术,从2D、3D和4D三种维度分别介绍了激光熔覆技术制备高熵合金涂层、3D打印技术制备高熵合金和4D打印技术制备高熵高温形状记忆合金的研究现状,并结合目前研究中所面临的关键技术问题及解决方案进行了讨论,最后对激光增材制造技术制备先进合金材料进行了总结和展望。     

选区激光熔化共晶高熵合金凝固行为

采用选区激光熔化技术(SLM)制备了Fe23.3Co25.1Cr18.8Ni22.6Ta8.5Al1.7共晶高熵合金,研究了工艺参数对凝固组织演化的影响.结果表明:SLM产生的高过冷度是影响共晶高熵合金组织形态变化的主要因素.通过计算共晶和枝晶生长速率与过冷度的关系,发现当过冷度?T>129 K时,面心立方(FCC)相...     

选区激光熔化AlCoCrCuFeNi高熵合金的高温氧化行为研究

基于选区激光熔化技术制备了AlCoCrCuFeNi高熵合金,研究其显微组织及800、1000和1200℃下的高温氧化行为,采用X射线衍射仪和扫描电镜等方法表征分析了氧化膜的物相组成和形貌特征。结果表明：所制备的AlCoCrCuFeNi高熵合金主要包含bcc相、bcc/B2相和少量的fcc相,显微组织为长直柱状枝晶和等轴胞晶结构组成的非平衡异质结构。AlCoCrCuFeNi高熵合金在3种不同温度下的高温氧化性能优异,氧化动力学曲线基本符合抛物线定律,氧化速率对温度有明显的依赖性,其随着温度的提高而增加,并且氧化反应导致氧化膜中产生了明显的空洞和裂纹,为金属元素的持续扩散提供了通道,加剧了氧化反应,所引起的剥落现象愈加严重,氧化膜主要成分为Cr₂O₃、Al₂O₃和MCr₂O₄尖晶石混合氧化物,较为致密的氧化膜可以有效地抑制基体受到进一步氧化,提高抗氧化性能。     

激光沉积AlxTiCrMnCu高熵合金组织性能的研究

采用激光沉积方法制备了Al_xTiCrMnCu (x=0, 0.25,0.5,0.75,1.0)高熵合金。通过XRD、SEM及腐蚀电化学测试技术等研究了Al_xTiCrMnCu高熵合金的微观结构及性能。研究发现,随Al含量的增加,Al_xTiCrMnCu高熵合金由简单的fcc和hcp1混合固溶体结构逐渐转变为全部hcp2固溶体结构;合金的显微硬度随Al含量的增加而增大;Al_xTiCrMnCu高熵合金在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性先提高后降低,当x=0.25时,其耐蚀性最佳。     

退火温度对激光增材制造CoCrFeMnNi高熵合金耐点蚀性能的影响

目的 研究激光增材制造CoCrFeMnNi高熵合金经不同温度退火后,微观组织演变对其在NaCl溶液中的耐点蚀性能的影响规律。方法 采用激光选区熔化(SLM)技术制备CoCrFeMnNi高熵合金,通过X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)研究其退火后的微观结构。利用动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)测试研究SLM成形高熵合金的耐点蚀性能,并通过X射线光电子能谱(XPS)分析钝化膜成分。结果 经过不同温度退火后,高熵合金相组成并未改变,均为单一的面心立方结构固溶体。然而高熵合金的微观组织发生了明显转变,退火前微观组织由熔池、柱状晶及胞状亚晶所组成。随着退火温度的升高,熔池边界与亚晶结构逐渐消失,晶粒逐渐长大。SLM成形高熵合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀类型主要为点蚀。随着退火温度从700℃提高至1100℃,高熵合金的腐蚀电流密度先减小、后增加,700℃退火试样相较于打印态试样,腐蚀电流密度下降了97%。打印态和700℃退火试样的钝化膜中Co+Cr+Ni与Mn+Fe阳离子含量的比值分别为1.38和1.61,钝化膜中Cr本征氧化层厚度分别为5.43 nm和5.7...     

激光熔覆高熵合金涂层耐磨性能研究进展

高熵合金凭借特有的合金设计理念和优异的性能,展现了在工业生产中巨大的应用潜力,已成为研究学者关注的焦点。本文概括了高熵合金的设计准则和性能特性,分析了高熵合金相形成及其规律,阐述了合金元素对激光熔覆高熵合金耐磨性能研究进展,同时,探讨了热处理对激光熔覆高熵合金耐磨性能研究进展。展望了激光熔覆高熵合金涂层未来的研究发展方向。     

激光熔凝前处理对钛合金表面电沉积铜过程及耐蚀性的影响

目的 通过激光前处理提高钛合金表面铜沉积层的质量及性能.方法 采用振镜激光器在电沉积铜前对钛合金基体表面先进行激光熔凝处理,整个熔凝过程在气氛保护下进行.研究了激光熔凝前处理对沉积层与基体结合力的影响机理,对传统化学前处理与激光熔凝前处理后铜沉积过程中的微观形貌、截面厚度、沉积层结合力和耐腐蚀性能进行了对比分析.结果 采用激光熔凝前处理后,钛合金表层组织得到细化并产生大量位错,从而削弱了沉积初期的选择性,表面沉积速率更快,获得的沉积层厚度更大,沉积层孔隙更少、更致密.1 h相同沉积时间下,激光熔凝前处理的沉积层厚度为163.65μm,几乎达到化学前处理得到的沉积层厚度(97.97μm)的两倍,且沉积层表现出与基体更佳的结合力.耐蚀性测试得到化学前处理与激光前处理所得铜沉积层的腐蚀电压分别为?0.441、?0.393 V,腐蚀电流密度分别为55.18、5.913μA/cm2.结论 激光熔凝前处理提高了钛合金表面铜沉积层的沉积质量及其与基体间的结合力,同时提高了铜沉积层的耐腐蚀性能.     

激光选区熔化AlSi10Mg表面微弧氧化及其耐磨耐蚀性

为了提高轻质合金3D打印的耐磨、耐蚀性能,对激光选区熔化(SLM)铝合金(EOS:AlSi10Mg)打印成形后进行表面微弧氧化。采用应力分析仪、扫描电子显微镜、高温摩擦磨损、中性盐雾试验箱等设备,进行了残余应力测试,微观组织分析,摩擦磨损和腐蚀性能试验。结果表明,3D打印铝合金试样直接进行微弧氧化,由于残余应力(200MPa左右)较大,微弧氧化时表面氧化反应过程中促进了应力释放,使微弧氧化层加剧产生粗大裂纹;对打印后试样进行去应力热处理后,微弧氧化后表面仅见少量微小的工艺扩展裂纹。去应力后的微弧氧化层表面,平均摩擦因数由0.545降低到0.441,腐蚀环境后的抗腐蚀等级由9级提高到10级,证明3D打印激光立体成形热应力对成形零件的微弧氧化工艺性能影响较大。     

激光熔覆镍基合金的耐磨耐蚀性研究

用激光熔覆和火焰重熔方法在 35CrMo调质钢表面分别熔覆上一层Ni45、Ni35合金。用电化学方法和应力腐蚀试验测定了熔覆层耐蚀性。试验结果表明 ,激光熔覆层组织的耐磨性和抗腐蚀性较火焰重熔后组织的有很大提高。其中激光熔覆Ni45粉末的熔覆层组织的耐磨、耐蚀性最好     

激光能量密度对NiCrCoTiV高熵合金涂层组织结构及耐蚀性能的影响

目的 探究激光能量密度对NiCrCoTiV高熵合金涂层组织结构及耐腐蚀性能的影响。方法 以Ti-6Al-4V为基体材料,通过激光熔覆手段,在四种不同激光参数条件下制备了NiCrCoTiV高熵合金涂层。利用扫描电子显微镜（SEM）及X射线衍射仪（XRD）表征了高熵合金涂层的物相组成及显微组织。通过电化学测试系统对涂层的耐腐蚀性能进行了分析。结果 采用激光熔覆技术方法成功在Ti-6Al-4V基体表面制备出NiCrCoTiV高熵合金涂层,其微观组织均由BCC高熵合金相、α-Ti相和(Ni,Co)Ti2相组成。由于稀释作用,涂层中出现了黑色的富钛稀释相。随着激光能量密度的减小,黑色相尺寸和总面积减小,分布更均匀。激光密度为53 J/mm2制得的涂层稀释率最低,固溶程度良好。NiCrCoTiV高熵合金涂层在3.5%NaCl溶液中的钝化区间基本相同,激光密度为53 J/mm2制得的涂层自腐蚀电位最大,为-0.262 V,自腐蚀电流密度最小,为1.3705×10-7 A/cm2,其抵抗均匀腐蚀能力最优。此外,NiCrCoTiV高熵合金涂层在NaCl+H2SO4的混合溶液中仍具有相对较好的耐腐蚀性能,自腐蚀电流密度达到了10-6~10-4 A/cm2数量级。结论 激光能量密度会直接影响NiCrCoTiV高熵合金涂层的组织结构及耐蚀性能。激光能量密度越低,涂层的晶粒越细,相分布更均匀,耐蚀性能越好。     

激光熔覆镍基合金磨损及电化学腐蚀性能研究

目的 为解决不锈钢零件在工程应用中表层由于磨损、腐蚀导致其使用寿命缩短的问题,修复和提升不锈钢表层的硬度、耐磨性及耐蚀性.方法 在总结前期大量实验数据及规律的基础上,采用激光熔覆法在304不锈钢表层制备无裂纹、熔覆质量良好的Ni60涂层.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等设备,系统地研究了熔覆层组织的形貌、元素分布及物相结构.采用显微硬度计、摩擦磨损仪、电化学工作站等设备,测试熔覆层的硬度分布、磨损特性及电化学特性.结果 涂层具有均匀致密的微观结构,主要以固溶态γ-(Ni,Fe)、碳化物M23C6(M=Fe、Ni、Cr)、硼化物CrB组成,熔覆涂层的显微硬度约为基材的2.5倍,熔覆过程中,硬质增强相的形成是其硬度提升的主要原因.熔覆涂层的磨损率、磨损深度、磨损后表面单位面积的粗糙度(Sa)分别为基材的8.5％、69％、22.2％,与基材相比,涂层的耐磨性能明显更优.涂层的腐蚀速率比基材低2个数量级,涂层表面形成的致密钝化膜是耐蚀性好的主要原因.结论 熔覆质量良好的Ni60涂层,较304奥氏体不锈钢基材有更加优异的硬度、耐磨及耐腐蚀性能.     

超声振动对激光熔覆高熵合金涂层组织与耐磨性能的影响

目的 研究超声振动对高熵合金涂层的裂纹抑制机理与力学性能影响。方法 采用自主设计的超声振动平台开展试验。使用激光共聚焦显微镜观察高熵合金涂层的截面形貌,对比超声添加前后裂纹的数量以及分布情况。采用扫描电镜、X射线衍射仪等测试设备,探究添加超声前后涂层的微观组织转变、元素分布趋势与晶粒尺寸等。借助显微硬度仪与往复摩擦磨损试验机研究涂层的显微硬度与耐磨性。结果 超声振动作用下,熔池的润湿角发生变化,截面由半圆状变为椭圆状。超声振动显著细化涂层的晶粒,破碎的柱状晶增加了凝固晶核的数量,同时促进了FCC相在晶界处的析出。FCC析出相形成“网状”结构,增强了晶界处吸收应力的能力,有助于抑制涂层中裂纹的扩展。涂层显微硬度由503HV0.5提升至526HV0.5,室温摩擦因数由0.669下降至0.586,摩擦曲线更加平稳。添加超声振动后,涂层的磨损机制为磨粒磨损与氧化磨损。结论 超声振动产生的空化效应与声流效应减小了熔池的温度梯度,细化了晶粒,抑制了裂纹在晶界处扩展。添加超声振动后,涂层的力学性能与摩擦性能得到提升。     

Al含量对CuCrFeMnTiAl高熵合金组织及摩擦磨损行为的影响

根据高熵合金的设计理念制备CuCrFeMnTiAlx(x=0,0.5,1.0,1.5)合金,研究Al含量对该合金系组织结构、硬度及摩擦磨损行为的影响。结果表明:该铸态高熵合金具有简单结构,随Al含量增加,结构由密排六方转变为面心立方;合金的组织为典型的枝晶组织,枝晶间Cu富集的现象明显;合金硬度随着Al含量的增加而升高,其中Al-1.5合金的硬度最高,可以达到7.19GPa;Al-0.5合金在摩擦过程中表面产生氧化区,降低了摩擦系数,因此Al-0.5合金的耐磨性最佳。     

新一代激光冲击强化系统对5052铝合金电化学性能的实验研究

利用新一代激光冲击强化系统对5052铝合金试样进行了激光冲击强化处理,通过实验研究了试样的电化学性能,并对材料的物相、表面硬度、腐蚀形貌进行了检测与分析。结果表明:经过激光冲击强化一次、两次后,材料没有发生相变,表面硬度分别提高了7.0%和19.8%,腐蚀速率分别下降了27.0%和35.0%。因此,激光冲击强化处理能有效抑制腐蚀裂纹的扩展,显著提高材料的耐腐蚀性。     

激光熔化沉积Ti5Si3/NiTi双相金属间化合物合金耐磨性能

采用激光熔化沉积工艺制备出以块状Ti5Si3过渡金属硅化物为初生相、以Ti5Si3/NiTi共晶为基体的双相金属间化合物耐磨合金,在室温干滑动磨损条件下测试了Ti5Si3/NiTi合金的耐磨性能并讨论了其磨损机制。结果表明,由于Ti5Si3/NiTi合金良好的强韧性配合以及在磨损过程中磨损表面上形成了“无组织特征”的表面高硬度层,对合金有保护作用,合金在室温干滑动磨损条件下具有优异的耐磨性能和很低的载荷敏感性