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[学位]

选区激光熔化制备Al0.5CoCrFeNi高熵合金工艺及性能

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Author:

徐勇勇 (徐勇勇.)

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学位论文库

Abstract:

随着科学技术的进步,航空、航天等领域摩擦工况变得越来越复杂、苛刻,现有常规材料将无法满足其性能要求。火箭橇地面高超音速试验中,减少滑靴材料摩擦和磨损是试验的关键因素。高熵合金作为一种现代新型材料,由于其特殊的成分设计,具有高硬度、高强度、高温稳定性等优异的性能。采用选区激光熔化技术制备高熵合金材料,即能在快速凝固过程中发挥高熵合金缓慢扩散效应的作用使其更好的形成固溶体,又可以实现晶粒的细化从而提高材料的性能,无论从理论和应用方面都有重要的价值。
采用选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)的方法制备Al0.5CoCrFeNi高熵合金。讨论了工艺参数对试样成形质量的影响。研究了热处理温度与保温时间对Al0.5CoCrFeNi高熵合金组织、相组成以及硬度的影响。通过磨损量以及摩擦系数的表征,比较了不同试验条件下Al0.5CoCrFeNi高熵合金材料磨损性能的变化,并对比了其热处理前后试样磨损性能的变化。通过磨损试样形貌及成分的分析阐述了Al0.5CoCrFeNi高熵合金磨损过程中的磨损机理。
研究表明,在Al0.5CoCrFeNi高熵合金的SLM制备过程中,随能量密度的增加,试样中孔隙率先减少后增多,试样硬度值先增大后减少,硬度值最高达到52.51 HRD。此时工艺参数为:扫描功率320 W,扫描速度800 mm/s,扫描间距60 μm。在此工艺参数下试样组织由BCC相与FCC相两相组成,晶粒尺寸1 μm左右,屈服强度636 MPa,抗拉强度878 MPa,延伸率达到18%。
经热处理后Al0.5CoCrFeNi高熵合金由FCC相与BCC相构成,晶体结构保持稳定。随热处理温度提高,试样中BCC相含量先增多后减小,试样硬度值也呈现相同趋势。随保温时间的增长,试样中BCC相含量逐渐增多,试样显微硬度先增加后趋于稳定。
Al0.5CoCrFeNi高熵合金与U71Mn轨道钢的摩擦磨损过程中以粘着磨损为主,同时伴有氧化磨损。相同工况下,温度800℃,保温时间为15 h热处理后的Al0.5CoCrFeNi高熵合金磨损量为15.69 mg,远低于0Cr19Ni9N,其耐磨性接近于现有火箭橇滑靴材料MAX300,表现出优越的耐磨性。

Keyword:

Al0.5CoCrFeNi 高熵合金 摩擦磨损 选区激光熔化

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学材料科学与工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 方亮

Year: 2018

Language: Chinese

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30 Days PV: 14

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