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北科大張勇教授頂刊：激光粉末床熔融高熵合金的微觀組織、磁和力學(xué)性能演變機(jī)理

2023-07-04 15:08:04 作者：材料基來源：材料基分享至：

軟磁材料具有高飽和磁化強(qiáng)度、低矯頑力、高磁導(dǎo)率等特點(diǎn)。但是，此類材料的力學(xué)性能往往較差，不能滿足高機(jī)械載荷條件下對(duì)主要力學(xué)性能日益增長(zhǎng)的要求。目前，人們主要通過電弧熔煉法、粉末冶金法等方法制備軟磁材料。然而這類方法制備的合金存在大量縮孔和成分偏析嚴(yán)重等問題，這是造成軟磁合金強(qiáng)度低、塑性變形能力差的主要原因。

激光粉末床熔融(LPBF)是一種基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)模型的增材制造(AM)技術(shù)。用LPBF制備的合金接近全致密且具有超細(xì)的晶粒，這一特點(diǎn)使合金的強(qiáng)度和塑性極大提高。目前，LPBF被廣泛應(yīng)用于因科氏高溫合金和不銹鋼等結(jié)構(gòu)材料中，但在軟磁材料領(lǐng)域受到的關(guān)注較少。

Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 高熵合金（HEA）是一種很有發(fā)展前途的軟磁合金。該合金在具有高飽和磁化強(qiáng)度(153.45 Am2/kg)和低矯頑力(1158.37 A/m)的同時(shí)，也具有低抗壓屈服強(qiáng)度(122 MPa)。

為了獲得具有良好磁性-力學(xué)綜合性能的Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 高熵合金，北京科技大學(xué)材料基因組工程高精尖創(chuàng)新中心的張勇教授團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域進(jìn)行了研究。本研究對(duì)不同激光功率(200 W、250 W、300 W、350 W、400 W)和掃描速度 (800 mm/s、1000 mm/s、1200 mm/s、1400 mm/s) 下制備的Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的組織演變、軟磁性能和力學(xué)性能進(jìn)行了分析，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了系統(tǒng)檢驗(yàn)。此外，還對(duì)Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的軟磁和力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)評(píng)述。本研究的結(jié)果有望為L(zhǎng)PBF制備Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的工業(yè)化應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。

相關(guān)研究成果以題為“Evolution of the microstructures, magnetic and mechanical behaviors of Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 high-entropy alloy fabricated by laser powder bed fusion” 發(fā)表在增材頂刊《Additive Manufacturing》上。

圖1. (a) Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA預(yù)合金粉末形貌;(b) LPBF進(jìn)程的掃描策略;(c) Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的LPBF樣品;(d)不同LPBF工藝下Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的孔隙率:200 W, 800 ~ 1400 mm/s(紅線);1000 mm /s, 200 ~ 400 w(藍(lán)線)。從圖中可看出，隨著掃描速度從800 mm/s增加到1400 mm/s，孔隙率迅速增加，而激光功率的變化對(duì)孔隙率的影響較小