一種提升AlCoCrFeNi制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及金屬材料增材制造領(lǐng)域，具體涉及一種提升AlCoCrFeNi

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種提升AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金的強(qiáng)度和延展性的方法


[0001]本專利技術(shù)涉及金屬材料增材制造領(lǐng)域，具體涉及一種提升AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金的強(qiáng)度和延展性的方法。

技術(shù)介紹

[0002]AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金是一種共晶高熵合金，該合金只含有兩個(gè)相，一個(gè)是簡單FCC相，另一個(gè)是具有簡單立方點(diǎn)陣B2型結(jié)構(gòu)的金屬間化合物相。
[0003]傳統(tǒng)工藝制備的AlCoCrFeNi
2.1
共晶高熵合金合金由于溫度梯度和冷卻速率較低，強(qiáng)度不足以滿足工程應(yīng)用要求。傳統(tǒng)工藝中復(fù)雜的步驟、高成本和對模具的高度依賴，限制了生產(chǎn)EHEA的輕質(zhì)、可定制和非組裝復(fù)雜產(chǎn)品的途徑。傳動(dòng)工藝需要制造模具或模板，耗時(shí)耗費(fèi)成本高，因?yàn)橐恍﹥?nèi)部結(jié)構(gòu)難以控制，鑄造技術(shù)制造出來的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差，生產(chǎn)效率低，需要較長的生產(chǎn)周期，只能使用一些特定的鑄造材料，無法實(shí)現(xiàn)多材料混合制造，在制造復(fù)雜產(chǎn)品時(shí)難以實(shí)現(xiàn)高精度，而對精度要求相對較高的產(chǎn)品則需要額外的工序來進(jìn)行后處理。隨著航空航天部件工程要求的提高和服役環(huán)境的惡劣，要求研制出具有更高強(qiáng)度和更好塑性的整體結(jié)構(gòu)件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中制備的AlCoCrFeNi
2.1
共晶高熵合金的內(nèi)部結(jié)構(gòu)難以控制的問題，本專利技術(shù)提供了一種提升AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金的強(qiáng)度和延展性的方法。
[0005]本專利技術(shù)為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：
[0006]一種提升AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金的強(qiáng)度和延展性的方法，包括以下步驟：
[0007]S1.利用激光選區(qū)融化設(shè)備通過在不同的區(qū)域輸入不同的激光能量密度進(jìn)行AlCoCrFeNi2.1高熵合金樣品打印；
[0008]S2.對打印出來的樣品進(jìn)行力學(xué)性能測試以及微觀組織分析，得到高熵合金樣品硬區(qū)和軟區(qū)的數(shù)值以及對應(yīng)的激光能量密度；
[0009]S3.根據(jù)得到的硬區(qū)和軟區(qū)的數(shù)值重新設(shè)定激光選區(qū)融化設(shè)備，使得激光選區(qū)融化設(shè)備打印硬區(qū)時(shí)的激光能量密度大于打印軟區(qū)時(shí)的激光能量密度；
[0010]S4.利用重新設(shè)定后的激光選區(qū)融化設(shè)備進(jìn)行AlCoCrFeNi2.1高熵合金成品的打印，打印過程中將硬區(qū)打印成片層結(jié)構(gòu)1，將軟區(qū)打印成胞狀結(jié)構(gòu)2，片層結(jié)構(gòu)1之間通過胞狀結(jié)構(gòu)2相互連接。
[0011]所述步驟S2分析得到的硬區(qū)和軟區(qū)的臨界硬度值為1100mpa。
[0012]所述步驟S3激光選區(qū)融化設(shè)備在打印硬區(qū)時(shí)的激光能量密度為150
?
200J/mm3，激光選區(qū)融化設(shè)備在打印軟區(qū)時(shí)的激光能量密度為100
?
150J/mm3。
[0013]所述步驟S4打印出來的AlCoCrFeNi2.1高熵合金成品中片層結(jié)構(gòu)1為多個(gè)且成矩陣狀均勻排列。
[0014]所述矩陣相鄰排之間的片層結(jié)構(gòu)1錯(cuò)位分布。
[0015]所述片層結(jié)構(gòu)1為矩形。
[0016]所述片層結(jié)構(gòu)1的長為1.8mm、寬為0.8mm。
[0017]所述胞狀結(jié)構(gòu)2的形狀與片層機(jī)構(gòu)1的形狀對應(yīng)，胞狀結(jié)構(gòu)2的寬為0.2mm。
[0018]所述片層架構(gòu)1的邊為波浪形。
[0019]本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的優(yōu)點(diǎn)是：
[0020]本專利技術(shù)通過激光選區(qū)融化設(shè)備在不同的區(qū)域采用不同的激光能量密度進(jìn)行打印，打印出來的AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金成品內(nèi)部結(jié)構(gòu)由胞狀結(jié)構(gòu)和片層結(jié)構(gòu)組成，形成仿生磚砌結(jié)構(gòu)，達(dá)到AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金成品內(nèi)部結(jié)構(gòu)可控的目的，生產(chǎn)出來的成品硬區(qū)和軟區(qū)之間相互作用/耦合，通過軟區(qū)限制硬區(qū)，從而使得生產(chǎn)出來的AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金表現(xiàn)出優(yōu)異的塑形和高強(qiáng)度的抗拉性能。
附圖說明
[0021]圖1是利用本專利技術(shù)方法打印出來的AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中：1、片層結(jié)構(gòu)；2、胞狀結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
[0023]受生物啟發(fā)的結(jié)構(gòu)材料作為工程部件通常表現(xiàn)出出色的機(jī)械性能。特別是，強(qiáng)度和韌性被認(rèn)為是相互制約的性能。長期進(jìn)化的自然啟發(fā)的結(jié)構(gòu)材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，這些特性源于生物組織的復(fù)雜微觀結(jié)構(gòu)。珍珠層是一個(gè)眾所周知的例子，其高度有序的異質(zhì)結(jié)構(gòu)特征呈現(xiàn)磚和砂漿的形態(tài)，其中磚片與砂漿之間通過柱狀排列緊密地隔開。通常，生物啟發(fā)的仿生結(jié)構(gòu)采用了“硬磚和軟砂漿”策略，該策略源自珍珠層結(jié)構(gòu)。由于其高礦物成分濃度，大多數(shù)“磚”相表現(xiàn)出高剛度，而少數(shù)含有聚合物組分的“砂漿”相則表現(xiàn)出塑性。新興的3D打印技術(shù)可以開發(fā)復(fù)雜的三維框架，從而大大提高了制造高精度復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力。
[0024]本專利技術(shù)采取仿造生物的策略，設(shè)計(jì)由軟砂漿(相對較低能量密度，胞狀結(jié)構(gòu)較多)來限制硬磚塊(相對較高能量密度，片層結(jié)構(gòu)較多)的金屬復(fù)合材料。
[0025]本專利技術(shù)提供的一種提升AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金的強(qiáng)度和延展性的方法，包括以下步驟：
[0026]S1.利用激光選區(qū)融化設(shè)備通過在不同的區(qū)域輸入不同的激光能量密度進(jìn)行AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金樣品打印，通過調(diào)整激光功率及掃描速度來改變激光能量密度，得到三維塊狀金屬復(fù)合材料。
[0027]S2.對打印出來的樣品進(jìn)行力學(xué)性能測試以及微觀組織分析，找出塑性高強(qiáng)度差(胞狀結(jié)構(gòu))以及強(qiáng)度高塑性差(片層結(jié)構(gòu))作為軟相與硬相，得到高熵合金樣品硬區(qū)和軟區(qū)的臨界硬度數(shù)值為1100mpa，硬度大于1100mpa的為硬區(qū)，硬度小于1100mpa的為軟區(qū)，硬區(qū)對應(yīng)的激光能量密度范圍為150
?
200J/mm3具體選擇141.41J/mm3，軟區(qū)對應(yīng)的激光能量密度范圍為100
?
150J/mm3具體選擇166.67J/mm3。
[0028]S3.根據(jù)得到的硬區(qū)和軟區(qū)的數(shù)值重新設(shè)定激光選區(qū)融化設(shè)備，使得激光選區(qū)融化設(shè)備打印硬區(qū)時(shí)的激光能量密度大于打印軟區(qū)時(shí)的激光能量密度。
[0029]S4.利用重新設(shè)定后的激光選區(qū)融化設(shè)備進(jìn)行AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金成品的打印，打印出來的AlCoCrFeNi
2.1
高熵合金成品包括胞狀結(jié)構(gòu)2和片層結(jié)構(gòu)1，片層結(jié)構(gòu)1為硬
區(qū)，胞狀結(jié)構(gòu)2為軟區(qū)，片層結(jié)構(gòu)1為多個(gè)且成矩陣狀均勻排列，矩陣相鄰排之間的片層結(jié)構(gòu)1錯(cuò)位分布，相鄰的片層結(jié)構(gòu)1之間通過胞狀結(jié)構(gòu)2相互連接形成磚砌結(jié)構(gòu)，磚砌結(jié)構(gòu)屬于異質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種，在異質(zhì)區(qū)域(硬區(qū)和軟區(qū))之間可以發(fā)生相互作用/耦合從而產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，片層結(jié)構(gòu)1為矩形，片層結(jié)構(gòu)1的長為1.8mm、寬為0.8mm；胞狀結(jié)構(gòu)2的形狀與片層機(jī)構(gòu)1的形狀對應(yīng)，胞狀結(jié)構(gòu)2的寬為0.2mm。
[0030]這種“磚和砂漿”結(jié)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種提升AlCoCrFeNi2.1高熵合金的強(qiáng)度和延展性的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1.利用激光選區(qū)融化設(shè)備通過在不同的區(qū)域輸入不同的激光能量密度進(jìn)行AlCoCrFeNi2.1高熵合金樣品打印；S2.對打印出來的樣品進(jìn)行力學(xué)性能測試以及微觀組織分析，得到高熵合金樣品硬區(qū)和軟區(qū)的數(shù)值以及對應(yīng)的激光能量密度；S3.根據(jù)得到的硬區(qū)和軟區(qū)的數(shù)值重新設(shè)定激光選區(qū)熔化設(shè)備，使得激光選區(qū)融化設(shè)備打印硬區(qū)時(shí)的激光能量密度大于打印軟區(qū)時(shí)的激光能量密度；S4.利用重新設(shè)定后的激光選區(qū)融化設(shè)備進(jìn)行AlCoCrFeNi2.1高熵合金成品的打印，打印過程中將硬區(qū)打印成片層結(jié)構(gòu)(1)，將軟區(qū)打印成胞狀結(jié)構(gòu)(2)，片層結(jié)構(gòu)(1)之間通過胞狀結(jié)構(gòu)(2)相互連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升AlCoCrFeNi2.1高熵合金的強(qiáng)度和延展性的方法，其特征在于，所述步驟S2分析得到的硬區(qū)和軟區(qū)的臨界硬度值為1100mpa。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升AlCoCrFeNi2.1高熵合金的強(qiáng)度和延展性的方法，其特征在于，所述步驟S3激光選區(qū)融化設(shè)備在打印硬區(qū)時(shí)的激光能量密度為150
?
200J/mm3，激光選區(qū)融化設(shè)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂云卓，關(guān)昊天，
申請(專利權(quán))人：大連交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：