实验室在增材制造高熵合金领域取得新进展

发布于 2022-01-16 08:23



科研成果速递




高熵合金

激光增材制造



多组元合金德阳市重点实验室邱星武博士利用激光增材制造工艺制备了Al2CrFeCoxCuNiTi (x表示摩尔比，其值分别为0.0，0.5，1.0，1.5，2.0) 合金，研究了Co元素对合金组织及耐蚀性的影响。相关论文以“Microstructure and corrosion properties of Al2CrFeCoxCuNiTi   high entropy alloys prepared by additive manufacturing”为题近日发表于国际期刊JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS（影响因子5.316，JCR Q1区，中科院2区TOP期刊）。


Co0.0多组元合金涂层显微组织照片

快速冷却作用下，Al2CrFeCoxCuNiTi合金偏析程度明显降低。




Co2.0多组元合金涂层元素线扫描




Al2CoxCrCuFeNiTi 涂层和Q235钢在0.5 mol/L HNO3溶液中的极化曲线

腐蚀实验表明，Al2CoxCrCuFeNiTi多组元合金涂层在0.5 mol/L HNO3溶液中的自腐蚀电流密度与Q235钢相比降低1~2个数量级，自腐蚀电位亦有不同程度的正移。说明Al2CoxCrCuFeNiTi多组元合金涂层在0.5 mol/L HNO3溶液中具有较好的耐蚀性。




 Co1.0多组元合金涂层在0.5 mol/L HNO3溶液中的循环极化曲线

循环极化曲线表明，Co1.0涂层在0.5 mol/L HNO3溶液中未出现点蚀。


多组元高熵合金(HEAs)是由多种主要元素元素组成的合金。2004年由台湾学者叶均蔚率先提出。

HEAs的特殊组成特性导致其具有高强度和硬度、良好的热稳定性、高耐蚀性、高温抗氧化性和优异的磁性能等。

电弧熔炼是最常用的HEAs制备方法，可以在一定程度上净化铸锭，改善结晶。然而电弧熔炼中较低的冷却速率容易导致粗大晶粒的形成，这对合金的性能有不利影响。



激光增材制造



与电弧熔炼法相比，激光增材制造(AM)法可以提供超快的冷却速率(高达104~107 K/s)，实现快速凝固，这有利于扩大固溶极限，细化晶粒，消除偏析，形成新的亚稳态相，最终表现出优异的性能。


增材制造技术集成了数字化技术、制造技术、激光技术以及新材料技术等多个学科技术，实现真正的“自由制造”。激光增材制造技术以激光为能量源，可实现难加工金属的制造，比如航空航天领域采用的钛合金、高温合金等。目前，激光增材制造技术所应用的材料已涵盖钛合金、高温合金、铁基合金、铝合金、难熔合金、非晶合金、陶瓷以及梯度材料等，在高端装备制造及修复方面应用广泛，在航空航天领域中高性能复杂构件和生物制造领域中多孔复杂结构制造具有显著优势。


与传统制造技术相比，增材制造技术具有柔性高、无模具、周期短、不受零件结构和材料限制等一系列优点，在航天航空、汽车、电子、医疗、军工等领域得到了广泛应用。增材制造技术已成为制造业的研究热点，被誉为有望成为“第三次工业革命”的代表性技术。


图文：王战胜

编辑：彭   佳