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用于激光粉末床熔合的高(Al+Ti)含量沉淀强化高熵合金:协同固有的抗热裂性和超高强度
Acta Materialia ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-07-31 , DOI: 10.1016/j.actamat.2023.119193 Shiwei Wu , Hou Yi Chia , Tianlong Zhang , Yuefei Jia , Yongkun Mu , Qing Zhang , Yung Zhen Lek , Daijun Hu , Lei Fan , Wentao Yan
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更新日期:2023-07-31
Acta Materialia ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-07-31 , DOI: 10.1016/j.actamat.2023.119193 Shiwei Wu , Hou Yi Chia , Tianlong Zhang , Yuefei Jia , Yongkun Mu , Qing Zhang , Yung Zhen Lek , Daijun Hu , Lei Fan , Wentao Yan
增材制造 (AM) 是一种非常有前途的技术,可用于生产具有复杂几何形状的近净形状高价值航空航天部件。然而,由于对热裂纹的敏感性,通常用于这些应用的高体积分数Ni 3 (Al,Ti)型沉淀强化镍基高温合金通常很难甚至不可行通过增材制造制造。以前减轻增材制造热裂纹的冶金方法通常会损害强度,导致在抗热裂纹性和强度之间进行权衡。在这里,我们克服了多组分富镍沉淀强化高熵合金 (MNiHEA) Ni 46.23 Co 23 Cr 10 Fe 5 Al 8.5的增材制造中的这种权衡Ti 4 W 2 Mo 1 C 0.15 B 0.1 Zr 0.02(at%):显着的抗热裂性和超高强度的协同作用。无裂纹 MNiHEA 是通过激光粉末床熔合 (LPBF) 成功制造的,无需预热,尽管其 (Al+Ti) 含量高达 ∼7.4 wt%。这种显着的抗热裂纹性能源于相对较低的临界凝固范围、较小的平均凝固裂纹指数、凝固过程中金属间相的抑制以及时效过程中纳米沉淀物诱导的中等硬化速率,这些本质上是由热力学和机械特性。老化后的 MNiHEA 的屈服强度达到~1.2 吉帕斯卡,并且具有可接受的延展性。这种超高强度的性能比铸造时效合金和现有商用高温合金 CM247 和 IN738LC 高出三分之一以上。这种强度的显着提高是通过多种强化机制实现的,包括固溶强化、位错强化、沉淀强化和晶界强化。我们的结果表明,内在的抗热裂性可以作为一种新的冶金概念来减轻热裂,而不影响高温材料(例如 HEA 和高温合金)增材制造的强度。
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