上海大學增材頂刊：突破傳統！層間暫停策略提升共晶高熵合金性能
2024-10-24 11:35:22
作者：材料科學與工程 來源：材料科學與工程
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共晶高熵合金（EHEAs）因其獨特的異質層狀結構，展現出良好的強度和延展性結合。傳統方法（真空電弧熔煉、鑄造、粉末冶金）制備EHEAs容易出現孔洞、宏觀偏析、微觀結構粗大等缺陷，直接制造具有高幾何復雜性和精細特征的零件極具挑戰性。激光定向能量沉積（LDED）技術是增材制造制備EHEAs的理想選擇。然而，目前LDED技術制備AlCoCrFeNi2.1 EHEA的研究較少，且合金的強度-延展性仍難以滿足實際工程應用，盡管后續處理可改善合金性能，但會增加生產周期和成本。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.104471
近日，上海大學材料學院無序合金團隊針對當前LDED技術制備的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金（EHEAs）并未表現出令人滿意的強度-延展性組合這一難題，提出了一種簡單、新穎的層間暫停策略，可原位調控共晶片層的微觀組織結構，以增強合金的強度和延展性。相關成果以題為“Laser directed energy deposited eutectic high entropy alloy with tailored lamella structure via interlayer pause strategy”發表在增材制造領域國際頂級期刊《Additive Manufacturing》（中科院一區Top期刊，IF=10.3）。何洲洋碩士研究生為論文第一作者，卞西磊副研究員（導師）、賈岳飛博后為共同通訊作者。該項研究得到了國家自然科學基金，上海市自然科學基金，西工大凝固技術國家重點實驗室開放課題，上海市教委創新計劃，國防科技173計劃，中國載人航天工程空間利用系統項目和上海市科技創新計劃等項目的資助。基于LDED層間暫停策略原位調控EHEAs微觀結構：LDED示意圖（a）；不同層間暫停時間的片層厚度比較圖（b）和拉伸工程應力-應變曲線（c）；層間暫停60 s樣品的TEM表征（d）和APT表征（e）。研究表明，層間暫停策略可顯著細化共晶片層結構，與無層間暫停的情況相比，暫停60s樣品的片層結構細化程度提高近40%，合金的抗拉強度提高~14%，均勻伸長率提高~47%。通過SEM、EBSD、TEM和APT等表征手段進一步發現，細化的共晶片層結構提升了異質變形誘導（HDI）強化和應變硬化能力，能夠有效緩解應力集中，從而延遲斷裂并保持塑性。本研究中提出的層間暫停策略為通過LDED增材制造工藝開發具有原位可調控微觀結構、優異機械性能的高熵合金提供了一種簡單而有效的方法，為其工程應用開辟了新的可能性。
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