本技术介绍了一种利用TiC陶瓷粉末增强CoCrNi中熵合金的激光增材制造技术。该技术涉及以下步骤:首先,选择粒径为10-60μm的CoCrNi合金粉末和TiC陶瓷粉末;其次,通过机械球磨混合粉末,保持CoCrNi与TiC的原子比例在0.8-1:0.1-0.2之间;然后,对混合粉末进行真空干燥,并使用激光选区熔化技术(SLM)制造出缺陷少、性能优异的TiC增强CoCrNi中熵合金材料。该方法有效降低了增材制造过程中裂纹和孔隙的产生,提高了合金的致密度和维氏硬度,并细化了晶粒尺寸,从而制备出性能更优的CoCrNi/TiC中熵合金。通过添加特定比例的TiC陶瓷粉末,实现了晶粒细化和内部缺陷减少的效果。
背景技术
中熵合金是由三元或四元金属元素按照等原子比或者接近原子比组成的合金,研究表明,中熵合金有比五元或五元以上的高熵合金和传统合金具有更好的力学性能,同时中熵合金也具有硬度高、致密度高、热稳定性高、耐腐蚀性高等优异的性能,因此,中熵合金在航空航天、海洋装备等领域有很大的应用潜力。
目前,中熵合金中三元CoCrNi体系的研究报道较多,传统铸造态中熵合金的性能调控方法主要有改变原子比、热处理和轧制处理、加入新的合金元素等。另外,有研究表明,在金属合金材料中加入微米级固态颗粒能降低合金的层错能,并实现弥散强化效果,从而提高合金的机械性能。因此,通过微米陶瓷颗粒强化CoCrNi中熵合金有着较大研究和实际意义。
目前,中熵合金的制备以电弧和感应熔炼为主,而先进的增材制造技术也称3D打印,融合了计算机基础、三维建模、自动化控制为一体,是一种从下至上的逐层累加的制造方法,与传统熔炼的方法大不相同,它能让传统熔炼工艺较难或者复杂结构的精密制造变为现实。在增材制造的方法中,选区激光熔化具有较高的加热和较快的冷却速度,这有利于抑制晶粒的生长,从而有效提高性能。然而,如果工艺参数和粉末体系选择不当,在增材制造的过程中,材料或零件内部会产生裂纹和孔隙等缺陷,严重影响其使用。
增材制造CoCrNi中熵合金的内部缺陷是影响其性能的主要因素。因此,如何避免或减少打印缺陷并提升增材制造CoCrNi中熵合金的机械性能是目前学者们的主要研究方向。与传统铸造态中熵合金消除缺陷和强化机械性能不同的是,在初始CoCrNi中熵合金粉末中加入一定量微米级固体陶瓷颗粒可显著减少打印缺陷,并强化合金性能,对此,本发明提出一种新的减少或消除增材制造CoCrNi中熵合金内部缺陷和增强性能的方法。
实现思路