通過調(diào)控堆垛層錯能實現(xiàn)增材制造高熵合金的裂紋抑制和優(yōu)異的強度-延展性協(xié)同(2)
時間：2024-07-03 09:51 來源：AMLetters 作者：admin 閱讀：次
圖4. LPBF成形的FeCoCrNi和Al0.1CoCrFeNi HEA
在其斷裂區(qū)域附近的力學性能和變形微觀結構。a) 通過不同方法制造的HEA工程應力-應變曲線。b) 通過數(shù)字圖像相關 (DIC)
檢測到的LPBF成形HEA摻雜Al的代表性應變分配，以及變形過程中Lüders帶的形成。c,f) 分別為無Al和HEA摻雜Al的反極圖
(IPF) 。d,g) 分別為HEA 的 BF-STEM 圖像，顯示存在高密度位錯纏結、堆垛層錯和變形孿晶。e,h) 分別為兩個變形 HEA 的
SAED 圖。i,j) 典型孿晶和 HCP 馬氏體的暗場圖像。k) 多層 HCP 結構的原子級 HR-STEM 圖像。
圖5. LPBF成形HEA的疲勞裂紋擴展試驗結果和裂紋擴展特征。a) 疲勞裂紋擴展速率
(da/dN) 與應力強度因子 (ΔK) 曲線。b) 具有不同 Al 含量的 HEA 的裂紋長度與加載循環(huán) (N) 曲線。IPF
圖與相應的ECC圖像顯示了 c–f) 無 Al 和 g–j) Al 摻雜 HEA 中近裂紋尖端區(qū)域內(nèi)裂紋擴展的特征。
主要結論
本研究提出了一種新方法，通過策略性地操縱SFE來減輕LPBF生產(chǎn)的HEA部件中熱應力引起的微裂紋。通過在FeNiCoCr 中引入約2.4 at.%的少量Al摻雜，成功使用LPBF制造了無裂紋的HEA部件。此外，與不含Al的HEA相比，摻雜Al的HEA表現(xiàn)出更好的機械強度和延展性。通過TEM和第一性原理計算，證實了添加Al降低了 FeNiCoCr HEA 的SFE值。因此，在成形的無Al HEA中觀察到的由密集位錯墻組成的典型胞狀結構在Al摻雜后轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⒎植嫉奈诲e。此外，降低的SFE增強了該合金系統(tǒng)對裂紋擴展的抵抗力，從而提高了LPBF成形金屬部件在工業(yè)應用中的抗疲勞性。這項工作為開發(fā)具有優(yōu)異的強度-延展性協(xié)同作用和無裂紋特性的增材制造合金提供了寶貴的見解。
作者簡介
李瑞迪，中南大學教授，博士生導師。主要研究方向：高性能結構件的激光增材制造/熱壓燒結技術。主持國家自然科學基金(聯(lián)合基金重點項目、面上項目、青年項目)、中船重工、中車工業(yè)等科研項目。第一/通訊作者在Advanced Materials, Acta Materialia, Scripta Materialia, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Additive Manufacturing, Journal of Materials Science and Technology等期刊發(fā)表SCI論文80余篇，其中ESI高被引6篇、ESI熱點論文1篇，獲授權發(fā)明專利20件。兼任中國材料研究學會難熔金屬分會副主任委員、中國有色金屬學會增材制造技術專業(yè)委員會副主任委員、中國材料研究學會青年工作委員會理事，中國機械工程學會增材制造技術分會委員、中國光學學會激光加工專業(yè)委員會委員、中國機械工程學會極端制造分會委員、全國鋼標標準化委員會增材制造工作組委員。兼任《Advanced Powder Materials》編委、《粉末冶金材料科學與工程》編委、《粉末冶金工業(yè)》編委、《精密成型工程》編委、《軌道交通材料》編委、《鑄造技術》青年編委、《中國激光》“前沿激光制造”子刊青年編委。擔任《Journal of Central South University》“粉末冶金與增材制造”專刊客座主編、《中南大學學報（自然科學版）》“粉末冶金”專刊客座編輯。入選教育部“長江學者獎勵計劃”青年學者，湖南省科技創(chuàng)新領軍人才，湖南省杰出青年科學基金，湖湘青年英才，《全球?qū)W者庫》2021全球頂尖前十萬科學家。獲中國有色金屬青年科技獎，湖南省自然科學二等獎（排1），中國有色金屬工業(yè)科學技術一等獎（排1）。
個人資料來源：https://faculty.csu.edu.cn/liruidi/zh_CN/index.htm
甘科夫，中南大學副教授，碩士研究生導師，2019年底加入中南大學材料學院李志明教授“先進多主元合金”團隊。研究方向包括（1）以多尺度力學（包括宏觀力學及微納米力學）表征為媒介，結合位錯動力學、分子動力學模擬，探究金屬材料的小尺度力學性能。近幾年針對微納尺度的合金界面（包括晶界、共格相界面、非晶-晶體復合界面等）、析出、異質(zhì)結構等，開展了大量力學研究，揭示了各類微觀組織在合金多尺度力學行為中發(fā)揮的作用，對金屬材料基于結構調(diào)控的強塑性優(yōu)化提供了有力的理論支持；（2）面向極端服役條件的先進合金（包括高熵合金、非晶合金及其復合材料）的設計、制造（包括傳統(tǒng)鑄造及機械熱加工、先進增材制造技術）及強韌化研究。相關成果發(fā)表SCI論文50余篇，包括以第一作者或通訊作者在金屬材料頂刊Acta Materialia、Advanced Materials，固體力學頂刊 Journal of the Mechanics and Physics of Solids、International Journal of Plasticity等學術期刊發(fā)表多篇論文。
個人資料來源：https://faculty.csu.edu.cn/gankefu/zh_CN/index.htm
韓昌駿，華南理工大學副教授，博士生導師。2013年9月和2018年3月分別獲得華中科技大學學士和博士學位，2018年7月至2020年12月在新加坡南洋理工大學國家3D成形中心從事博士后研究，2021年1月引進華南理工大學機械與汽車工程學院工作。入選中國科協(xié)青年人才托舉工程、廣州市青年科技人才托舉工程。主持主持國家自然科學基金青年基金、國家重點研發(fā)計劃子課題、裝備預研領域基金等課題近10項，獲2021年第一屆全國博士后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎（排1）、2023年機械工業(yè)科學技術獎科技進步三等獎、廣州科技創(chuàng)新南山獎（青年科技人才獎）。長期從事金屬增材制造研究，重點圍繞高性能醫(yī)用金屬增材制造、仿生結構/超材料設計與增材制造、多功能金屬材料增材制造、多能量場增材制造技術等方面開展基礎研究。以第一作者/通訊作者在Adv. Mater., Addit. Manuf., Int. J. Mach. Tool. Manu.等國際期刊發(fā)表論文32篇（SCI共30篇，其中ESI高被引3篇，10篇影響因子>10），Google Scholar引用超3300次。申請發(fā)明專利20余項，撰寫/參編英文專著各1部，參編中文專著2部，參與團體標準1項。入選2022年、2023年斯坦福大學發(fā)布的最具影響力科學家前2%名單。
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