【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬材料制造領域，具體涉及一種高位錯密度的增材制造析出強化型合金的制備方法。
技術介紹
1、增材制造是一種基于離散-堆積原理，由零件三維數據驅動直接制造零件的材料制備技術。與傳統制備方法相比，其在成形復雜結構零件、節約成本及縮減制備周期等方面具有無可比擬的優勢。在成形過程中，大的溫度梯度及高的冷卻速率使得增材制造合金形成了超高密度位錯，激發了位錯強化機制，大幅提升了增材制造合金的強度。析出強化型中/高熵合金是一種基于第二相析出強化策略而設計的新型金屬材料，其表現出了優異的強度與塑性結合，未來將成為航空航天、船舶制造及精密儀器等領域最重要的結構材料之一。利用增材制造技術制備析出強化型中/高熵合金有望將增材制造技術的優勢與材料的優異性能完美結合，達到“1+1＞2”的效果。
2、為了實現這種目的，一個關鍵問題需要解決。即二次強化相的形成依賴于長時間的熱處理。在這個過程中，增材制造合金中的位錯因靜態回復而大規模湮滅，使得位錯強化機制大幅削弱，這將不可避免地造成合金強度的嚴重損失。鍛造、軋制等塑性加工方法雖然可以在合金中引入高密度位錯，填補位錯強化效應損失，但會破壞零件的形狀。因此一種既不影響合金尺寸精度，又可以維持高位錯密度的增材制造析出強化型中/高熵合金制備方法亟待研發。
技術實現思路
1、在此背景下，本專利技術從“開源”以及“節流”兩個角度入手，提供了一種高位錯密度的增材制造析出強化型中/高熵合金的制備方法，通過在合金中引入大量位錯和抑制位錯的回復過程，有效增
2、為實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案如下：
3、一種高位錯密度的增材制造析出強化型合金的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟一：增材制造制備析出強化型合金；
5、步驟二：待步驟一所得合金冷卻至室溫后，立即對其進行循環深冷預疲勞處理；
6、步驟三：對步驟二所得合金進行熱處理。
7、優選的，所述步驟一中增材制造析出強化型合金采用每層掃描方向與上一層成90°夾角的掃描策略進行制備。
8、優選的，所述步驟二中循環深冷預疲勞處理包括以下步驟：
9、(1)將合金冷卻至-150℃～-196℃(優選-170～-196℃，更優選-185～-196℃)，并保溫5～7h(優選6～7h，更優選6-6.5h)；
10、(2)保溫完成后，立即將合金置于90～120℃(優選100-110℃)的干燥箱中加熱5～10min(優選5-6min)；
11、(3)重復步驟(2)(3)共3～6次，完成循環深冷預疲勞處理。
12、優選的，所述步驟三中熱處理的溫度為700～900℃(優選700-800℃，更優選700-750℃)，保溫時間為180～240min(優選180-200min)，完成后進行水淬處理。
13、優選的，經循環深冷預疲勞處理的合金中位錯密度不低于6.8×1014m-2，交叉層錯密度不低于3.9×1014m-2。
14、優選的，經熱處理后，合金中位錯密度不低于6.3×1014m-2，析出相體積分數不低于15％。
15、所述中熵合金的組成元素包括al、ti、ta、v中的兩種或兩種以上以及co、cr、ni中的兩種或兩種以上；高熵合金的組成元素包括al、ti、ta、v中的兩種或兩種以上以及fe，co，cr，ni，cu中的三種或三種以上。
16、所述中熵合金的名義原子百分比為co?31.33at.％，cr?31.33at.％，ni31.33at.％，al?3.01at.％，ti?3at.％中的三種或三種以上；高熵合金的名義原子百分比為fe?23.75at.％，co?23.75at.％，cr?23.75at.％，ni?23.75at.％，al2.5at.％，ti2.5at.％中的五種或五種以上。
17、經循環深冷預疲勞處理的合金中位錯密度不低于6.8×1014m-2，交叉層錯密度不低于3.9×1014m-2；經熱處理后，合金中位錯密度不低于6.3×1014m-2，析出相體積分數不低于15％。
18、本專利技術制備方法制備獲得的高位錯密度的增材制造析出強化型中和/或高熵合金。
19、該方法基于預疲勞變形策略，在熱處理前對增材制造合金進行循環深冷預疲勞處理，促使位錯大量增殖并引入密集的交叉層錯。位錯被交叉層錯釘扎，表現出了極高的熱穩定性，得以在熱處理過程中近乎全部保留，從而大幅提高合金中的位錯密度。該策略充分發揮了金屬材料的位錯強化效應，大幅提高了合金的強度。此外，該方法操作簡單，對材料外形無破壞性，適配增材制造技術。
20、本專利技術的優點及有益效果如下：
21、(1)本專利技術所述的方法，采用每層掃描方向與上一層成90°夾角的掃描策略進行制備。制備增材制造析出強化型高熵合金，有效地避免了殘余應力的疊加與集中，可以更均勻、密集的引入位錯及交叉層錯。
22、(2)本專利技術所述的方法操作簡單，在對合金外形無損傷的情況下，在合金中引入了大量位錯和交叉層錯，并通過交叉層錯對位錯的釘扎效應提升了合金的熱穩定性，抑制了位錯的回復，大幅提高了增材制造析出強化型合金的強度，并實現了強度與塑性的良好結合。
23、(3)本專利技術所述的方法，可在合金中引入大量晶體缺陷，進而促進第二相的形成，增強了析出強化效應，進一步強化合金。
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1.高位錯密度的增材制造析出強化型中/高熵合金制備方法，其特征在于：該制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟一中增材制造析出強化型合金采用每層掃描方向與上一層成90°夾角的掃描策略進行制備。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟二中循環深冷預疲勞處理包括以下步驟：
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟三中熱處理的溫度為700～900℃(優選700-800℃，更優選700-750℃)，保溫時間為180～240min(優選180-200min)，完成后進行水淬處理。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述中熵合金的組成元素包括Al、Ti、Ta、V中的兩種或兩種以上以及Co、Cr、Ni中的兩種或兩種以上；高熵合金的組成元素包括Al、Ti、Ta、V中的兩種或兩種以上以及Fe，Co，Cr，Ni，Cu中的三種或三種以上。
6.根據權利要求1-5任一所述的制備方法，其特征在于，經循環深冷預疲勞處理的合金中位錯密度不低于6.8×1014m-2，交叉層
7.一種權利要求1-6任一所述的制備方法制備獲得的高位錯密度的增材制造析出強化型中和/或高熵合金。
...【技術特征摘要】
1.高位錯密度的增材制造析出強化型中/高熵合金制備方法，其特征在于：該制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟一中增材制造析出強化型合金采用每層掃描方向與上一層成90°夾角的掃描策略進行制備。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟二中循環深冷預疲勞處理包括以下步驟：
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟三中熱處理的溫度為700～900℃(優選700-800℃，更優選700-750℃)，保溫時間為180～240min(優選180-200min)，完成后進行水淬處理。
5.根據權利要求1所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓冬，楊柏俊，孫文海，呂威閆，王建強，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：發明
國別省市：
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