CrCoNi中熵合金选区激光熔化成型及后处理工艺研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaojie25
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研发农机新材料对于农机装备发展极为重要。中熵合金是基于高熵合金基础上提出的一种新型金属材料,由于结构的特殊性而表现出高强塑性等特点,成为金属材料领域一个新的研究热点,在农机关键零部件领域具有广阔的应用前景。本文利用选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术成型Cr Co Ni中熵合金,研究不同激光功率对SLM成型Cr Co Ni中熵合金组织及性能的影响,确定最佳成型功率。利用深冷和退火后处理技术对SLM成型的Cr Co Ni中熵合金进行处理,研究后处理对Cr Co Ni中熵合金组织结构和力学性能的影响。具体研究结果如下:研究了激光功率(225 W、250 W、275 W、300 W、325 W)对SLM成型Cr Co Ni中熵合金组织结构和力学性能的影响。发现不同激光功率成型的Cr Co Ni中熵合金的相结构均为单一的面心立方(FCC)固溶体,随激光功率的升高,合金的致密性和力学性能先升高后降低。与其它功率相比,275 W成型的Cr Co Ni中熵合金硬度最高(横纵截面硬度约为351 HV、345 HV),磨损量最低(横纵截面的磨损量约为160 mg、161 mg),屈服强度和拉伸强度最高(分别为695.40±9.42 MPa,959.37±16.07 MPa),断裂伸长率为27.10±2.39%。研究了不同时间(4 h、12 h、24 h)深冷处理对275W激光功率成型的Cr Co Ni中熵合金组织结构和力学性能的影响。发现合金依旧为单一的FCC相,但合金的内部缺陷随着深冷的时间呈现出先减少后增加的变化趋势。经深冷处理后SLM成型的Cr Co Ni中熵合金晶粒细化,力学性能得到提升,其中深冷12 h合金横纵截面的硬度相比深冷处理前分别提升了7.5%和4.9%,横纵截面的磨损量相比深冷前分别降低了10.6%和12.4%,深冷12 h合金的屈服强度降低了8.2%,拉伸强度提高了0.3%,而断裂伸长率提升了41.3%,深冷12 h处理后合金塑性提升最为显著,合金在保持高强度的同时能够兼顾良好的塑性。研究了不同时间和温度的退火处理对275 W激光功率成型的Cr Co Ni中熵合金组织结构和力学性能的影响。发现合金的相结构没有发生改变为单一FCC相,但随着退火温度和时间的升高,熔道逐渐消失。退火温度为700℃时合金晶粒细化,合金性能提升,在700℃退火12 h合金横截面的硬度和700℃退火8 h合金纵截面硬度最高,相比退火前分别提升了7.5%和9%,在700℃退火12 h合金横截面的磨损量和800℃退火3 h合金纵截面的磨损量最少,相比退火前分别降低了12.5%和6.2%。在拉伸试验中适当的退火时间和温度可有效提升合金的强度和塑性,其中在600℃退火12 h时合金的塑性提升最为明显,达到35.32±7.37%,比退火前提升了30.3%,但强度略低于退火前的合金,而在800℃退火3 h时拉伸强度提升最为明显,相比退火前提升了2.9%,且在保持高强度的同时塑性相比退火前的合金并未降低。
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