CrMnFeCoNi/CrCoNi合金梯度材料的增材制造及组织性能表征

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:collinccs
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高熵合金和中熵合金因其出色的力学性能和优异的物理化学性能而备受关注;梯度材料因其先进的设计思想和广阔的应用场景成为材料科学研究的热门课题。通过激光3D打印技术,将高熵合金与中熵合金有机结合起来,以得到具有优异综合性能的高/中熵合金梯度材料,具有非常大的发展潜力。本文利用激光熔化沉积技术(LMD)制备出成型良好,具有明显过渡梯度的CrMnFeCoNi/CrCoNi梯度合金,并对CrMnFeCoNi/CrCoNi梯度合金成分对梯度材料相结构、微观组织、力学性能的影响规律以及CrMnFeCoNi/CrCoNi梯度合金界面冶金结合机制进行研究。对CrMnFeCoNi/CrCoNi梯度合金显微组织及力学性能进行了表征,探究了梯度合金变形机理。研究表明,CrMnFeCoNi/CrCoNi梯度合金沿梯度方向层间冶金结合良好,显微结构主要由柱状枝晶组成,凝固过程中G/R比值的变化导致了柱状枝晶向等轴枝晶的显微组织转变。三组方案CrMnFeCoNi/CrCoNi梯度合金强度和塑性位于高熵合金及中熵合金之间,说明通过合理设计梯度过渡方案实现对材料性能的调控是可行的,合金变形的主要强化机制为细晶强化、位错强化、异质变形诱导(HDI)强化以及固溶强化,HDI强化起关键作用。直接过渡和层叠过渡的CrMnFeCoNi/CrCoNi梯度合金的显微硬度随成分的变化呈现梯度变化,硬度整体呈现出由高熵合金到中熵合金依次升高的趋势,硬度最高值在210HV左右,硬度最低值在170HV左右,逐渐过渡方案的梯度合金的显微硬度在200HV上下波动,说明梯度设计弥补了高熵合金硬度的不足,硬度变化与合金元素差异造成的固溶强化有关。探究了合金成分对构件冶金结合影响机制与激光熔化沉积过程中质量传输及扩散规律,揭示了CrMnFeCoNi/CrCoNi梯度合金界面冶金结合机制。研究表明,CrMnFeCoNi/CrCoNi梯度合金成分变化沿梯度方向表现出较好的线性关系,元素在界面处连续过渡,两种材料元素在界面处进行了一定程度的相互扩散,界面结合方式为冶金结合。合金元素在界面传质的主要机制是合金元素在Marangoni对流效应下混合均匀以及热效应导致的元素之间相互扩散。建立了CrMnFeCoNi/CrCoNi梯度合金分子动力学模型,并得到了各元素均方位移曲线、扩散系数以及Mn、Fe元素的过渡层厚度,结果与实验数据吻合。Fe元素过渡层厚度约为中熵合金梯度层的34%,Mn元素过渡层厚度约为中熵合金梯度层的42%,各元素扩散系数由大到小依次为:Mn、Co、Cr、Ni、Fe,Mn原子的扩散系数最高为19.7115×10-9 m~2/s,Fe原子的扩散系数最低为4.2228×10-9 m~2/s,但Fe元素浓度梯度较高故其扩散能力较强。
其他文献
近年来,源于拓扑保护能带结构和拓扑磁结构的材料在磁存储、电子信息器件等诸多重点领域具有潜在应用,外尔半金属等拓扑能带结构或斯格明子等拓扑磁结构材料的研究日益广受关注。相关研究已发现了许多拓扑能带结构材料和拓扑磁结构材料,对其电学和磁学性质的研究正不断揭示出新的物理现象和潜在的应用功能。针对近年来发现的潜在拓扑外尔半金属材料Fe3Ge和非共面拓扑反铁磁绝缘体Sr2IrO4在电学和磁学特性方面研究的不
学位
在过去的很多年里,中国的银行业由于受保守型监管政策的影响,对代客交易衍生品的业务基本不经营。虽然1997年起中行开始试点开展外汇远期业务,2005年扩大并试点外汇掉期业务,但直到2014年降低外汇衍生品的进入门槛和2015年利率市场化初步完成,银行经营的衍生品业务才开始有了更大的供应和需求。A银行是中国主要的综合性金融服务提供商之一,代客衍生品交易量每年保守估计有几千亿元。但由于业务交易量太大,聚
学位
镁锂合金被认为是最轻的金属结构材料,但是其较低的绝对强度和刚度限制了它作为结构材料的应用范围。通过合金化的方式来提升镁锂合金的力学性能是一种非常有潜力的方式,本文研究了Li、Si、Gd的添加对镁锂合金组织和力学性能的影响规律,选取其中性能最佳合金的成分研究了热处理工艺对该合金组织和性能的影响,获得结论如下:Mg-xLi-3Al(x=4,5,6)合金铸态下主要由α-Mg基体、Mg1 7Al 1 2和
学位
马氏体高强钢虽然开发较早,但因其具有良好的强度和韧性等综合性能,至今仍被广泛的应用于航空航天、石油化工以及核工业等重要工业领域。然而马氏体钢由于追求高的强塑性而导致碳含量升高、铬镍的含量降低,因此在构件应用过程中易于发生腐蚀失效,产生应力集中,使金属的力学性能发生退化,影响其在服役过程中的使用性能。本文以铬镍钨系马氏体高强钢为研究对象,通过设置不同氯离子浓度的氯化钠溶液来加速马氏体钢材的腐蚀过程,
学位
CaF2是一种具有恒定的平均折射率和局部折射率的光学晶体,在深紫外光刻领域有着广泛的应用,被广泛用作固体激光器的基质晶体。在晶体的超精密加工过程中产生的亚表面损伤将会降低晶体的光学性能,导致入射光均匀的光强度分布被破坏。为对氟化钙亚表面损伤进行预测与表征,本文首先通过理论建模对氟化钙不同亚表面损伤缺陷的形成条件进行了研究,结合理论分析结果利用有限元仿真研究了不同工艺条件下Ca F2亚表面损伤的形成
学位
全斗焕政府的对华经济政策经历了从保守到积极,并逐渐系统化的过程,该政策的实行为中韩两国此后的经济关系发展打下了坚实的基础,并对中韩建交起到重要作用。随着世界政治经济局势的变化,韩国出于国家利益的考虑,选择率先在经济领域与中国展开交流,待时机成熟后再寻求政治关系的突破。1980—1988年间,全斗焕政府的对华经济政策大致可以分成两个阶段,即谨慎探索时期和积极进军时期。在第一阶段全斗焕政府小心试探中方
学位
数据驱动科技。如何存储高频、高维、海量的时间序列数据是一个值得探讨的问题。压缩作为存储的一种手段,尤其面向海量数据时是十分必要的。本文以此为出发点,探究如何实现时间序列的高效压缩。为此,本文展开了两项较为基础的研究——时间序列分割以及时间序列聚类,并以此为基础实现时间序列的高效压缩。主要研究内容如下:首先,建立了一种基于改进象群优化算法的高斯分割模型。通过加入Levy飞行策略和种群中最优个体的影响
学位
学位
<正>人们经常从电视或影片中看到英雄救美的片段,最后女主经常会说"小女子无以为报,唯有以身相许"。然而美女是真的爱上了英雄吗?或许并非如此。这也可能是美女在危险的处境下产生的一种错误归因。心理学家曾经做了一个实验,参与实验的对象都是男大学生,在不同的地点对他们进行实验。实验地点分别是安静的公园、坚固的石桥和危险的吊桥上。实验后让漂亮的女助理给大学生留下自己的联系方式。
期刊
随着轻量化需求和多功能材料的发展,软薄膜材料在工业和生活中应用得越来越广泛。定量地表征它的弹性模量,对基于软薄膜的器件、结构和系统的制造和设计具有重要价值。压痕实验利用压头压入被测材料,通过分析压痕载荷-压入深度曲线获得相关力学性质,被广泛应用于宏观及微纳观尺度下材料的线弹性、塑性及粘弹性性质力学表征。表征软薄膜的力学性质时,涉及到材料的几何、边界高度非线性和大变形等问题,难以通过解析的方式得到压
学位