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孪生诱导塑性/相变诱导塑性(Twinning Induced Plasticity/Transformation Induced Plasticity:TWIP/TRIP)中熵合金是近年来提出的具有较为优异强塑匹配性的一类新兴合金,在航空航天、国防科技、轨道交通以及工程材料等领域具有较大潜在应用,如能实现此类零部件的激光增材制造及损伤件再制造,则此类零件将会具有重要的现实意义和实际价值。但通过激光增材制备出的金属零部件内部组织通常为非平衡凝固组织,组织均匀性差,微观组织易出现偏析,合金内部易产生气孔和裂纹等缺陷,因此增材制造金属件难以在保持高强度的同时还拥有高塑性。针对激光增材制造TWIP/TRIP中熵合金性能调控难点,本文从金属零部件制备工艺和性能两方面考虑,设计了5种激光增材制造用TWIP/TRIP中熵合金粉末,即CoCrNi Mox(x=0.8 at%、1.6 at%)和CoCrNi(TiAl)x(x=2.6 at%、4 at%、6 at%);研究了激光沉积态的组织与性能,讨论了激光增材制造工艺及CoCrNi中熵合金掺杂少量化学元素对其的影响,最后系统探讨了热锻、热处理和表面喷砂后处理工艺对激光增材CoCrNi系中熵合金组织与性能的影响规律和机理。具体研究工作如下:设计了激光增材制造用CoCrNi系中熵合金粉末。在充分考虑CoCrNi系中熵合金强韧化机理及激光增材金属构件缺陷形成机制前提下,设计和优化了以固溶强化和析出强化为基础的激光增材用合金粉末,共两类5种激光增材专用CoCrNi系中熵合金粉末。实现了无缺陷激光增材CoCrNi系中熵合金的制备,并对激光沉积态CoCrNi系中熵合金的微观组织与力学性能进行了表征分析。通过合理的对激光参数调控,两类增材制备出的沉积态合金微观组织无严重的偏析现象产生,且合金内部均无气孔和裂纹等缺陷。对于在CoCrNi中熵合金中掺杂Mo实现的固溶强化合金,沉积态组织为典型的等轴晶组织,整体元素分布均匀,无明显宏观偏析现象;CoCrNi Mo1.6成分沉积态合金试样极限抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为849±15 MPa、510±20 MPa和47±4%,且CoCrNi Mo1.6中熵合金在整个塑性变形阶段都具有较好的加工硬化能力。对于在CoCrNi中熵合金中掺杂TiAl实现的析出强化合金,低掺杂量沉积态组织为典型的胞状结构,且具有定向凝固特征,高掺杂量沉积态组织为明显的L12共格颗粒析出组织;CoCrNi(TiAl)6成分沉积态合金试样极限抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为1100±18 MPa、750±15 MPa和28±2%,断口为典型的延性断裂特征,且具有较高的加工硬化能力。探讨了典型合金元素对激光直接沉积CoCrNi中熵合金组织性能的影响机理。Mo元素的掺杂可实现固溶强化,有效提高了合金的力学性能;Mo元素掺杂量适当增加可更充分地强化固溶效果,增大晶格畸变效应,提高位错密度,使合金强度和塑性得到显著提升,相对于CoCrNi Mo0.8沉积态合金,CoCrNi Mo1.6沉积态合金极限抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高88.67%、132.88%和20.51%。TiAl元素的掺杂可实现析出强化,通过掺杂TiAl元素可于CoCrNi中熵合金FCC基体相中析出L12共格相,L12共格析出可降低析出相与基体相界面的应力集中,提高裂纹萌生和扩展的临界应力值,加之L12颗粒相的钉扎作用可有效阻碍位错和晶界的滑移,从而有效提高合金的强度和塑性,实现了CoCrNi中熵合金的强韧化。值得注意的是,随着TiAl含量的增加,合金强度随之得到提高,但塑性有所下降,高TiAl掺杂量CoCrNi(TiAl)6合金相对于低TiAl掺杂量CoCrNi(TiAl)2.6合金极限抗拉强度和屈服强度分别提高40.66%和48.22%,但塑性降低28.20%。揭示了热锻、时效和表面喷砂后处理工艺对激光直接沉积CoCrNi系中熵合金组织与性能的影响规律及机理。典型结论如下:热锻后处理工艺可有效细化合金晶粒,晶粒的细化有效增加了晶界的强化效果,使位错滑移困难,强度有效增加,理论上塑性也会大幅度降低,但得益于CoCrNi中熵合金的低层错能的表现,热锻后合金出现大量的退火孪晶,退火孪晶给位错滑移提供了新通道,使得合金具有高强度的同时还具有较好的塑性,激光增材CoCrNi Mo1.6中熵合金热锻后在仅损失17.94%的塑性情况下屈服强度提高了132.88%。时效后处理工艺主要针对具有析出特性的CoCrNi-TiAl中熵合金,时效后处理工艺析出了与基体FCC相共格的L12颗粒相,当合金在受力变形屈服时,位错不易聚集在L12析出物周围,从而可抑制局部应力集中,有效提高和稳定合金的加工硬化能力;随着时效温度的增加,晶界析出颗粒相变大,强度提高,但塑性有所下降。此外,随着TiAl掺杂量增加,时效后强度得到提升,塑性下降,激光增材CoCrNi(TiAl)6中熵合金时效处理后极限抗拉强度达到了1.2 GPa量级,塑性损失了14.29%,但仍有24±2%的延伸率。表面喷砂后处理工艺可在合金表面形成几百微米的纳米梯度结构硬化层,有效改善了合金表面不均匀应力集中现象,推迟了表面裂纹的萌生和扩展,并保持了较高的加工硬化能力,在不影响合金塑性性能的前提下有效提高了合金的强度,对比于激光增材CoCrNi Mo1.6中熵合金无表面喷砂后处理工艺的试样,表面喷砂处理工艺试样屈服强度提高了37.45%,延伸率提高了9.4%。