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超聲滾壓表面強(qiáng)化激光增材制造共晶高熵合金板材的方法與流程

998   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:山西浙大新材料與化工研究院  
2023-10-12 16:18:18
1.本發(fā)明涉及增材制造技術(shù)領(lǐng)域,更具體涉及一種超聲滾壓表面強(qiáng)化激光增材制造共晶高熵合金板材的方法。 背景技術(shù): 2.高熵合金在被提出之初的定義為:多主元合金以等原子比或近等原子比混合五種及以上的元素,且每個(gè)元素的原子百分比在5%至35%之間;高熵合金所形成的結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)單的固溶體結(jié)構(gòu);高熵合金的性能是由所有主要元素決定的,可以實(shí)現(xiàn)很多高的性能,如:高硬度、高耐磨性、高抗疲勞性能、耐高溫軟化、出色的低溫性能等。高熵合金的出現(xiàn),為材料的應(yīng)用和發(fā)展提供了更多的可能性,對(duì)其進(jìn)行研究有著積極的意義。 3.共晶高熵合金是高熵合金的一大分支,定義為具有共晶組織的多組元合金。共晶高熵合金的設(shè)計(jì)初衷旨在解決大尺寸高熵合金鑄造性能差的缺點(diǎn)。共晶高熵合金兼具共晶合金與高熵合金的成分特點(diǎn)fcc相具有高塑性和低強(qiáng)度,通過選取強(qiáng)度較高的m相,設(shè)計(jì)出fcc+m相的雙相共晶高熵合金,即可兼具高強(qiáng)度和高塑性。 4.迄今為止,共晶高熵合金的主要制備手段仍為傳統(tǒng)熔煉法,這不可避免的造成成分不均勻、元素偏析、晶粒粗大等問題,極大限制了高熵合金的應(yīng)用潛力。近二十年來,增材制造am技術(shù)取得了快速的發(fā)展,其快速原型、快速制造、3d打印等多種稱謂無不體現(xiàn)出增材制造的優(yōu)勢(shì)。其中選區(qū)激光熔化slm技術(shù)以微米級(jí)激光束為熱源,較高的加熱和冷卻速率(103-108 k/s),有利于抑制晶粒長(zhǎng)大和提高形核速率,因此與傳統(tǒng)熔煉方法相比,slm制備的材料性能有明顯提高。然而由于slm技術(shù)的高能激光束與粉末的相互作用,以及搭接率、熔道寬度和不可避免的飛濺等缺陷造成成型試樣表面粗糙度比較大,嚴(yán)重影響表面平整度,且影響表面性能,例如缺陷的存在會(huì)加速表面在受到局部載荷時(shí)的坍塌,粗糙的表面會(huì)加速材料在受到摩擦作用下的去除,從而影響其耐磨性。 5.超聲滾壓表面強(qiáng)化技術(shù)是利用金屬在常溫下冷塑性的特點(diǎn),運(yùn)用超聲波特點(diǎn)高頻率沖擊研磨金屬表面,高頻沖擊對(duì)金屬表面微觀構(gòu)造進(jìn)行“削峰填谷”,加工后金屬表面可以達(dá)到ra0.2,甚至更低的鏡面效果,降低表面粗糙度。此外,高頻表面沖擊對(duì)工件產(chǎn)生一定的壓應(yīng)力,同時(shí)消除部分有害的拉應(yīng)力,讓工件硬度顯著提高,疲勞強(qiáng)度增加,大大延長(zhǎng)工件的使用壽命。從而獲得有表面納米梯度結(jié)構(gòu)的高性能金屬材料。然而傳統(tǒng)超聲滾壓技術(shù)在工件表面產(chǎn)生硬化層,此層與內(nèi)部材料有明顯的分層現(xiàn)象,容易造成表層脫落。且表面強(qiáng)化層到基體材料的硬度變
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