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3D打印高熵合金

更新时间: 2024-12-18 11:09:52  查看次数: 127    
3D 打印来制作高熵合金是有可能实现的,而且用这种方法做出来的样品,性能说不定比传统的制作方法还要好呢。现在,对 AlCoCrFeNi 高熵合金体系用增材制造技术来研究,已经是比较成熟的了。国外有个叫 Joseph 的人,他们用直接激光沉积(DLD)和真空电弧熔炼这两种方法来制作 AlxCoCrFeNi(x = 0.3、0.6、0.85)高熵合金体系。结果发现,随着 Al 含量变多,合金的固溶体相就会从 FCC 相变成 FCC + BBC 双相,最后变成只有单相 BCC 晶体结构。同时,它的压缩性能会随着 Al 元素增加而变强,延伸率却会变小。
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国内中南大学的 Zhou 等人对 FCC + BCC 双相固溶体的 Al0.5CoCrFeNi 进行了制作和研究。结果显示,因为打印的时候冷却速度很快,所以用激光选区熔化(SLM)做出来的样品物相变成了单相 FCC 晶体结构。中南大学的 Li 等人对 AlCoCrFeNi 高熵合金用 SLM 技术制作并研究,结果是打印出来的样品物相是 BCC 相(A2 + B2),它的维氏硬度能达到 680HV。因为对 Al 元素的研究和理论越来越成熟,所以对高熵合金体系的研究也慢慢从单相 FCC 晶体结构转向单相 BCC 晶体结构了。北京科技大学的 Zhang 等人把 AlCoCrFeNi 高熵合金体系里的 Cr 元素换成 Cu 元素,用 SLM 技术制作并研究,也就是 AlCoCuFeNi 高熵合金。结果是打印出来的样品物相是单相 BCC 晶体结构,经过热处理后产生的 B2 脆硬相,还能让它的力学性能变得更好。对于那些由低熔点元素组成的合金体系,研究已经比较成熟了。但是对于由高熔点的难熔合金元素组成的体系,还需要进一步研究。目前的研究有 Senkov 等人用电弧熔炼法做出了 MoNbTaW 等难熔合金体系,还说它们有不错的高温性能。根据公开的报道,难熔高熵合金主要是单相 BCC 固溶体结构,铸态下的微观组织是树状枝晶和枝晶间。国外的 Dobbelstein 等人用 DLD 技术做出了难熔高熵合金 TiZrNbHfTa,结果是这个合金是单相 BCC 晶体结构,微观组织是大小均匀的等轴晶,微观硬度是 509HV。