《Mater Des》：提升高熵合金與316不銹鋼激光焊接頭的延展性！
2022-07-20 13:32:38
作者： 材料科學與工程 來源： 材料科學與工程
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目前，大量的研究工作正致力于從根本上理解高熵合金微觀結構和性能之間的關系。但是，除了這些基礎研究之外，還應該必須考慮高熵合金的加工性能，尤其是焊接性，這對于評估這些新型先進工程材料在結構應用中的適用性是至關重要。
近期，來自葡萄牙新里斯本大學的J.P. Oliveira教授團 成功地完成了退火態CoCrFeMnNi 高熵合金與 316 不銹鋼的激光焊接，結果表明：簡單地改變母材條件，從冷軋到退火，可以將接頭斷裂應變從 ≈ 5 顯著提高到 ≈ 10 %，同時保持 ≈ 450 MPa 的強度。相關論文以題為“Improving the ductility in laser welded joints of CoCrFeMnNi highentropy alloy to 316 stainless steel”發表在Materials & Design。
論文連接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127522003392
這項工作中使用的等原子 CoCrFeMnNi 高熵合金是內部制造的。焊接后通過放電加工獲得用于微觀結構和機械特性的樣品。微觀結構表征包括電子顯微鏡和高能同步加速器 X 射線衍射。ThermoCalc 被用于熱力學計算以預測異種焊接接頭熔合區的凝固路徑。對于機械性能研究，使用了顯微硬度測試以及數字圖像相關輔助的拉伸實試驗。
圖 1. a) 異種 CoCrFeMnNi 與 316 不銹鋼激光焊接接頭形貌；b) CoCrFeMnNi熱影響區/熔合區邊界；c)熔合區的特寫；d) CoCrFeMnNi高熵合金中孿晶的證據。a) 中的黃色框詳細說明了執行高分辨率EBSD和EDS的區域。
圖 2. 異種接頭的EBSD圖，也突出了晶界。分析區域對應于圖 1a )的黃色虛線框
圖3。基于 Scheil-Guliver 模型對焊接接頭熔合區進行的熱力學計算： a) 凝固結束時存在的相數；b) 凝固溫度范圍。
圖 4. a) 多個同步加速器X 射線衍射圖案在焊接接頭上的疊加；b)高熵合金母材的代表性衍射圖；c) 316不銹鋼母材的代表性衍射圖；d)融合區的代表性衍射圖。
圖 5. a) 整個焊接接頭的顯微硬度圖；b) 中間高度進行的代表性線掃描。
圖6.異種激光焊接 CoCrFeMnNi 與 316 不銹鋼接頭的代表性應力/應變曲線。
圖 7。在不同加載步驟獲得的數字圖像相關快照：a）在宏觀彈性變形期間；b) 宏觀屈服后；c) 頸縮前；d) 在斷裂之前。黑色虛線表示融合區邊界。
總的來說，這些混合特征可能表明 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 系統內的某些成分范圍可能呈現延展性或脆性行為，即使在熔合中觀察到完全 FCC 結構。在焊接接頭上觀察到的硬度梯度可以與單個成分的強度相關，這表明在 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 系統中在鑄態條件下獲得高強度材料的潛力。
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