【摘 要】
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钢/铝复合结构因其比强度高、质量轻等优点,广泛应用于航空航天、轨道交通等领域。本文以钢/铝异质界面为研究对象,设计一种CoCrNiCux系中熵合金过渡层,通过控制激光工艺参数,调控界面冶金稀释行为,实现了钢/铝异质界面合金元素的梯度固溶。本文首先设计了 CoCrNiCux（x=0.16、0.33、0.75和1）系中熵合金,并利用Ω-δ判据以及价电子浓度判据预测其固溶体结构,系统研究了 Cu含量变化
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钢/铝复合结构因其比强度高、质量轻等优点,广泛应用于航空航天、轨道交通等领域。本文以钢/铝异质界面为研究对象,设计一种CoCrNiCux系中熵合金过渡层,通过控制激光工艺参数,调控界面冶金稀释行为,实现了钢/铝异质界面合金元素的梯度固溶。本文首先设计了 CoCrNiCux（x=0.16、0.33、0.75和1）系中熵合金,并利用Ω-δ判据以及价电子浓度判据预测其固溶体结构,系统研究了 Cu含量变化对其组织及性能的影响规律。结果表明:随着Cu含量的增加,CoCrNiCux系中熵合金由单相（基体相）转变为双相结构（基体相+富铜相）,抗拉强度从148 MPa（CoCrNiCu0.16）增加到820 MPa（CoCrNiCu）,延伸率相应地从1%增加到11%。在双相协调变形、错配位错等强化机制的作用下,CoCrNiCu中熵合金的强度和塑性得到显著增加。其次,研究了 CoCrNiCux过渡层中Cu含量变化对钢/铝异质界面处组织演化行为的影响。深入探究了 3 16L/CoCrNiCu、CoCrNiCu/AlSi10Mg界面的组织与性能,两侧界面均无裂纹产生。316L/CoCrNiCu界面处形成了 Fe元素浓度梯度变化的固溶体区域,其剪切强度高达380Mpa。AlSi10Mg/CoCrNiCu界面处形成类似“铆钉”状的Al-Cu固溶体区域,其剪切强度仅为70 Mpa。最后,为了提高AlSi10Mg/CoCrNiCu界面的结合强度,本文通过控制熔池的稀释率,促使异质界面合金元素梯度固溶。同时,研究了激光工艺参数对CoCrNiCu/AlSi10Mg界面组织的影响,掌握了不同稀释率对固溶体形成的影响规律,改善了异质界面由于存在金属化合物层从而降低结合强度的问题,并使得钢/铝异质界面的结合强度得到进一步提高,其剪切强度高达235MPa。
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