本技术涉及增材制造领域,特别是一种以WC为增强体的高熵合金基复合材料的制造方法。该方法采用Ti3Zr作为基体材料,通过特定的增材制造工艺,实现复合材料的高性能制造。
背景技术
利用先进的制造技术将不同性质的材料组合而成的新材料称为复合材料,根据基体材料的不同,复合材料可分为金属基复合材料和非金属基复合材料。由于复合材料内部含有两种或多种性质迥异的成分,因此其往往兼具各种优异的性质。如陶瓷增强金属基复合材料,可以获得塑性和强度的完美组合,以拓宽其使用范围。
高熵合金在结构上打破了传统金属材料的壁垒,实现了从单主元合金到多主元合金的转变。由于在结构上与传统合金有很大的差异,因此高熵合金拥有其独特的四大效应。即热力学上的高熵效应,动力学上的迟滞扩散效应,结构上的晶格畸变效应,性能上的“鸡尾酒”效应。WC等无机陶瓷材料,拥有极高的硬度和优异的耐磨性能,在复合材料中通常作为增强相。在高熵合金中加入WC等粉末,形成增强相,以达到弥散强化、细晶强化和固溶强化的效果,可以充分提高材料的强硬度等力学性能。
金属基复合材料的成型方法有多种,如粉末冶金、轧制、焊接等。近年来,随着激光增材制造技术的发展,其在复合材料制备中的优势也逐渐体现。激光增材制造的思想是通过高能激光束加热粉末,使其快速熔化,在激光束离开后,熔融的液态粉末凝固为固态。这种快速熔化-凝固的加工方式,使得材料内部的温度梯度大,冷却速度快,从而使得材料晶粒细小、组织致密。作为增材制造的一种重要手段,激光熔融沉积以其高效率、高灵活性而受到广泛关注,其在金属基复合材料的制备中具有巨大的优势。
传统金属基复合材料制备周期长、制备效率低、工艺复杂,虽然增材制造相较传统方法有一些优势,但其自身也存在一些缺点。由于两相性质差异大及参数选择的不合理性,沉积态复合材料中往往会出现气孔、裂纹及界面结合力差等缺陷,这会严重影响材料的综合性能。因此选择合理的沉积参数及热处理工艺,是成功制备复合材料的关键因素。
实现思路