激光熔化沉积工艺参数对CoCrFeNiMn系高熵合金成形的影响

目的 用激光熔化沉积法制备Co Cr Fe Ni Mn系高熵合金,以得出最优成型方案。方法 通过正交试验方法,以沉积层的显微硬度为评价指标,分析激光功率、激光扫描速度和送粉速度对沉积层成型质量的影响程度,并得出激光增材制造的最佳工艺组合。结果 当激光功率超过2 000 W时,沉积层表面开始出现烧蚀现象,沉积层表面出现波纹,熔池宽度不均匀;当激光扫描速度为5、7 mm/s时,沉积层相对较均匀,表面平坦;当送粉速度为0.7 r/min时,送入金属粉末的量的增加使沉积层体积增大,宽度变均匀。结论 最佳工艺参数为：激光功率P=2 000 W、扫描速度V_g=7mm/s、送粉速度V_f=0.7r/min。多道沉积时,搭接率为50%其成型性最优,制备得到的材料抗拉强度为453.7 MPa,伸长率为27.5%。     

含LPSO相Mg-Y-Er-Ni合金的组织和拉伸性能EI北大核心CSCD

用重力铸造法制备3种Mg_(97)Y_(2-x)Er_(x)Ni_(1)(x=0.5、1、1.5)合金,研究了其铸态和(520℃,12 h)固溶态的组织和拉伸性能。结果表明:3种铸态合金都由α-Mg基体和18R-LPSO相组成,其中Mg_(97)Y_(1)Er_(1)Ni_(1)晶粒最细,LPSO相的体积分数最高、尺寸最小且分布最为均匀,因此其室温拉伸性能最佳。进行(520℃,12 h)固溶处理后,3种固溶态合金仍然由α-Mg基体和18R-LPSO相组成。固溶态Mg_(97)Y_(1.5)Er_(0.5)Ni_(1)合金晶内出现基面层错,但是并不具有完整的堆垛周期性特征。与铸态相比,3种固溶态合金的室温拉伸性能均有所提高。     

熔体自生陶瓷激光直接能量沉积增材制造研究进展EI北大核心CSCD

熔体自生陶瓷是一种原料经熔化凝固获得组织组成的新型陶瓷材料,原子共用的洁净高强度结合界面使其具有接近熔点的优异高温力学性能及组织稳定性,在未来高推重比航空发动机及重型燃气轮机热端部件领域展现了巨大的应用潜力。激光直接能量沉积技术能够有效克服熔体自生陶瓷传统制备方法在周期、能耗及结构复杂度等方面的局限,为直接增材制造熔体自生陶瓷构件提供了新的解决方案,成为国内外研究热点。本文在介绍激光直接能量沉积技术工艺原理的基础上,总结了国内外利用该技术制备的不同熔体自生陶瓷的微观组织特征及其主要力学性能,并综合论述了目前针对微观组织及开裂行为调控所开展的主要研究。基于现有研究进展,对该领域的发展趋势和需要进一步解决的关键科学问题进行了探讨,指出抑制开裂与改善组织性能是目前面临的首要问题,材料和新工艺的发展是突破现有瓶颈、推动熔体自生陶瓷激光直接能量沉积技术发展和应用的关键。     

热等静压/热处理工艺对激光选区熔化成形GH4169合金微观组织与拉伸性能的影响EI北大核心CSCD

采用激光选区熔化(SLM)成形技术制备GH4169合金,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等分析热等静压/热处理工艺对SLM成形GH4169合金微观组织及拉伸性能的影响规律.结果表明:沉积态合金组织中,沿沉积方向的晶粒为柱状晶,晶粒内枝晶组织细小,枝晶间分布大量Laves相;经热等静压后,合金中的气孔及Laves相可被有效消除,沿沉积方向的晶粒转变为等轴晶;经980℃/1 h固溶处理后,合金中的晶界处析出大量短棒状δ相.热等静压/热处理后G H4169合金试样的室温及650℃拉伸性能均高于锻件标准要求的力学性能指标,且温度对断裂方式影响不大.     

Al元素对Al_xFeCrCoCuV高熵合金组织及摩擦性能的影响EI北大核心CSCD

采用非自耗电弧熔炼炉制备了Al_xFeCrCoCuV(x=0,0.5,1.0)多组元高熵合金。用XRD,SEM,EDS和DSC技术探究了合金的微观组织,并测试了其硬度及耐磨性能。研究表明:随着Al的加入,Al_(0.5)FeCrCoCuV合金和Al_(1.0)FeCrCoCuV合金由FeCrCoCuV合金单一的BCC相变为由枝晶BCC和晶间FCC共同组成的双相组织;Al_(1.0)FeCrCoCuV合金的硬度大于Al_(0.5)FeCrCoCuV合金。合金的摩擦磨损测试主要以黏着磨损为主,合金的耐磨性能与硬度成正比。3种合金的摩擦因数都是随着时间的增加而减小,主要原因是随着摩擦时间的增加,合金表面生成了一层氧化物提高了合金的耐磨性能。     

激光熔覆FeCoCrNi系高熵合金涂层的组织及高温摩擦学性能EI北大核心

高熵合金涂层在提高不锈钢基材的耐磨性方面具有巨大的潜力。为探究Cu/Si两种元素掺杂对FeCoCrNi高熵合金涂层组织及高温摩擦学性能的影响,采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备出FeCoCrNiCu_(x)和FeCoCrNiSi_(x)系列高熵合金涂层。采用XRD,SEM,EDS等手段表征了涂层的微观组织及物相分布,通过高温摩擦磨损试验机测试了涂层的高温摩擦学性能。结果表明:在合适的激光熔覆工艺参数下,FeCoCrNiCu_(x)和FeCoCrNiSi_(x)高熵合金涂层均形成了单一的FCC型固溶体,与基体呈良好的冶金结合;Cu元素的加入降低了FeCoCrNi涂层表面硬度,但由于涂层热导率提高,界面结合情况改善;Si元素的加入促进了晶粒细化,提高了涂层表面硬度;在600℃下,Cu/Si元素的加入对涂层的摩擦学性能均有明显改善,其中FeCoCrNiCu及FeCoCrNiSi涂层的摩擦因数分别为0.24和0.19,磨损率分别为1.58×10^(-4)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)和6.77×10^(-5)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),相比于FeCoCrNi涂层分别降低了56.1%和81.9%。FeCoCrNiCu涂层主要磨损机制为氧化磨损、疲劳磨损及轻微磨粒磨损,而FeCoCrNiSi涂层为氧化磨损。     

激光熔化沉积钛合金-高熵合金梯度材料组织演变研究

目的 研究钛合金-高熵合金梯度材料不同位置沉积层的微观组织形貌及力学性能演变规律。方法 采用激光熔化沉积的工艺制备了钛合金-高熵合金梯度材料,并建立了有限元仿真模型来辅助分析。研究对象为TA15基板上单道多层的梯度沉积层,在设计梯度材料成分时,相邻梯度的材料比例变化量为10%(质量分数),TA15钛合金的质量分数由100%逐渐降低至0%,AlNbTiVZr的质量分数逐渐增大。基于实验对有限元模型进行了一定程度的简化处理,通过热物性参数计算软件和经验公式获取了梯度成分材料的热物性参数,进行了单层单道激光熔化沉积实验以完成热源校核,在与实验相同的工艺参数下计算了温度场并进行了分析。结果 在一层一冷的冷却策略下,多层沉积仍存在一定的热累积现象,沉积15层后,沉积层中部的温度峰值基本保持在2 489 ℃,根据循环曲线,沉积层中部的重熔范围超过1/2。结论 随着高熵合金含量的增加,组织由细小等轴晶、胞状晶和柱状晶转变为多边形晶粒,V、Nb等β稳定元素的增加和Al等α稳定元素的减少抑制了组织中针状α相的形成,V、Nb等元素在晶界产生了明显偏析现象并逐渐增多,抑制了晶粒生长且增强了细晶强化作用,显微硬度随之增大。     

难熔高熵合金制备及性能研究进展EI北大核心CSCD

本文简述了难熔高熵合金的含义与特点,归纳了各类难熔高熵合金(块体、薄膜、涂层)的制备方法,重点阐述了难熔高熵合金的综合性能。建议通过构建专门的难熔高熵合金数据库优化成分设计,并着重于不同制备方法的工艺性研究。针对目前难熔高熵合金存在室温脆性大、密度大、成本高等不足,提出可根据所需难熔高熵合金的性能而选择不同的制备方法,以便未来工业化应用。     

全片层与双态组织高铌TiAl合金高温原位拉伸研究EI北大核心CSCD

利用原位观察的方法研究了全片层(Fully Lamellar,FL)组织与双态(Duplex,DP)组织高铌TiAl合金在750℃下的拉伸力学行为。结果表明:DP组织具有较好的抗拉强度和塑性,其抗拉强度为958MPa,断面收缩率为45.1%,FL组织抗拉强度较低且几乎没有塑性;随着拉伸应力的增加,DP组织合金试样表面存在一个大量裂纹萌生和扩展的过程,这些裂纹均匀分布在试样表面,主要以萌生为主,几乎难以扩展,而在FL组织中只能观察到少量的裂纹萌生现象;拉伸断裂后的DP组织合金的裂纹是由多个孔洞合并而成,呈蠕虫状且尺寸很小,FL组织中与拉伸方向垂直或呈一较大夹角的片层团界及片层界较易萌生裂纹,在临近断口区域,裂纹主要以穿层扩展为主。     

一种新型软材料动态直接拉伸实验技术EI北大核心CSCD

为了研究具有较低强度和较低波阻抗的软材料的高应变率动态拉伸力学性能,提出了一种采用空心铝管作为入射杆和透射杆的直接拉伸式SHTB实验装置。详细讨论了该实验装置几个关键问题,并提出了相应的解决方案。利用研发的实验装置对圆柱形丁氰橡胶试件进行试验,成功获得了丁氰橡胶在直接拉伸荷载作用下的应力波形曲线,并由此进一步得到了该材料在应变率为240 s^(-1)时的应力应变曲线。实验结果表明,提出的新型SHTB装置可更方便的用来测定软材料的高应变率动态拉伸力学性能,且操作简单,成功率高。     

热工艺对激光选区熔化Hastelloy X合金组织及拉伸性能的影响

采用激光选区熔化技术制备Hastelloy X试样,研究热等静压和固溶处理对Hastelloy X试样显微组织及拉伸性能的影响。结果表明:沉积态组织中可观察到熔池形貌、柱状晶及晶内的胞晶结构,无析出物,其拉伸性能表现出高强度低塑性特点,高温拉伸断口沿激光扫描熔化道断裂。经热等静压后,组织演变为等轴晶,晶界及晶内存在较多的析出物,裂纹愈合,试样拉伸强度降低,塑性提升,尤其是高温屈服强度降低了约48%,高温伸长率提升了约59%。经热等静压+固溶处理后,晶粒尺寸及形貌与热等静压态相比近乎无差异,但晶内析出物明显减少,该状态下的综合拉伸性能最优。     

Effect of heat treatments on tensile properties and microstructures of wrought Mg−Zn−Zr-RE alloys

The effect of heat treatments on the tensile properties and microstructures of wrought Mg–Zn–Zr-Rare earth alloys MB25 and MB26 have been studied in this paper. It was shown that the homogenization of the cast ingots decreased the strength of the extruded bars because some grain boundary phases were dissolved during the process of this treatment, while the ageing treatment of the extruded bars increased the strength due to the dispersive precipitation of MgZn₂ phase. The quenching + ageing treatments of the extruded bars decreases the strength and plasticity because of the growing up of the grains.Abbreviations ED electron diffraction - GB grain boundary - RE rare earth - TEM transmission electron microscope     

Microstructure and mechanical properties of laser metal deposited AlSi10Mg alloys

Thin-walled specimens with more than 150 layers were deposited by laser metal deposition without cracks and concaving deformation. The microstructure in each layer could be divided into three zones according to the morphology. The homogeneity deteriorated with the rising of the input. The tensile strength dropped 29.7% when the porosity increased from 0.53% to 1.88%. Controlling the oxygen under 0.5% and optimising the heat input, the as-built tensile strength reached 360?MPa. The fracture elongation was enhanced from 3.9% to 12.7% when the heat input was increased from 480 to 1200?W. The decrease of the secondary dendrite arm spacing and the change of fracture mechanism is the main reason leading to the strengthening of the mechanical properties.     

退火温度对激光熔化沉积TC31高温钛合金组织与性能的影响

为改善激光熔化沉积TC31高温钛合金力学性能,本文通过光学显微镜、SEM、TEM和力学性能测试的方法研究了退火温度对合金中组织演化行为的影响,及其与合金室温和650 ℃高温力学性能的关系。结果表明:组织中初生α相含量随着退火温度升高而降低,其溶解主要发生在950 ℃以上,980 ℃退火后含量仅为29%。当退火温度超过930 ℃时,初生α相片层宽度明显增加。随着退火温度升高,α/β界面处析出的(Ti, Zr)₆Si₃相尺寸增加,且进入α相片层内部。合金在800~1 000 ℃退火时,合金室温拉伸屈服强度随退火温度升高趋于降低。受相界面析出的硅化物聚合长大及α相片层尺寸增加等因素影响,合金高温屈服强度随退火温度升高先降低后增加。合金经过1 000 ℃退火后,呈现良好的高温性能,其650 ℃下抗拉强度达657 MPa、屈服强度约为466 MPa、延伸率27%。     

Femtosecond laser deposited zinc oxide film and its optical properties

Zinc oxide (ZnO) thin films have been grown on Si (100) substrates using a femto-second pulsed laser deposition (fsPLD) technique. The effects of substrate temperature and laser energy on the structural, surface morphological and optical properties of the films are discussed. The X-ray diffraction results show that the films are highly c-axis oriented when grown at 80 °C and (103)-oriented at 500 °C. In the laser energy range of 1.0 mJ-2.0 mJ, the c-axis orientation increases and the mean grain size decreases for the films deposited at 80 °C. The field emission scanning electron microscopy indicates that the films have a typical hexagonal structure. The optical transmissivity results show that the transmittance increases with the increasing substrate temperature. In addition, the photoluminescence spectra excited with 325 nm light at room temperature are studied. The structural properties of ZnO films grown using nanosecond (KrF) laser are also discussed.     

激光快速成形316L不锈钢研究

介绍激光快速成形316L不锈钢的有关情况，研究了不同激光和扫描速度情况下，单道激光熔覆层及多道搭接的组织及宏观形貌，研究了不同工艺条件下所制备薄壁墙的组织及性能，在此基础上进行了简单外形块体材料及复杂外形薄壁零件的制备。研究表明，采用激光快速成形制备的316L不锈钢零件组织致度，成分均匀，具有快速凝固组织特征，力学性能与铸造及锻造退火态相当，可满足直接使用要求。     

合金元素和氢、氧对钒合金拉伸性能的影响

钒合金是一种理想的聚变堆侯选结构材料，为了解决其聚变应用所面临的氢脆问题，应用自行研制的几种V－Cr-Ti-Al-Si合金材料，通过气相液氢后的拉伸试验，测试了合金在不同氢氧含量下的拉伸性能，研究了合金元素及氢、氧对钒合金拉伸性能的影响。结果表明：合金元素Al、Si、Cr均有较强的固溶强化效果，其中Al还可有效地降低合金的氧含量，削弱氧对合金性能的影响，使合金具有较高的塑性；氢使钒合金的脆性增加，其中尤其以含Al、Si元素的钒合金的氢脆效应最为明显。     

Synthesis and properties of close packed ZnO:Al submicro-rods deposited by pulsed laser ablation

Al-doped ZnO (AZO) semiconducting thin films consisting of perpendicularly aligned submicro-rods were deposited on silicon substrate by conventional pulsed laser ablation. No catalyst was used in this process. It was found that the rod structure can be grown at relatively high oxygen pressures (1-20 Torr) and relatively high substrate temperatures (550-700 °C). Low resistivity and high carrier concentration can be obtained in these Al-doped ZnO rods with relatively high Al concentrations. Increasing Al doping reduces the electric resistivity and increase carrier concentration. The photoluminescence property measurement indicates an increased UV emission with a small amount Al doping and reduced UV emission with further increase of Al concentration.     

喷丸对DD6单晶高温合金拉伸性能的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线(X-ray)和透射电子显微镜(TEM)等手段研究铸钢丸喷丸对第二代单晶高温合金DD6在500,600,650℃拉伸性能的影响。结果表明:500,600,650℃时,喷丸对DD6合金抗拉强度影响不大,略微提高屈服强度,显著降低伸长率和断面收缩率。喷丸DD6合金在流变应力上升到最高点后断裂,试样拉伸断裂后的横截面为圆形;未喷丸DD6合金拉伸曲线呈现双重阶段特征,试样拉伸断裂后的横截面为椭圆形。