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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、磁和力學性能演變機理

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度、低矯頑力、高磁導率等特點。但是，此類材料的力學性能往往較差，不能滿足高機械載荷條件下對主要力學性能日益增長的要求。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重等問題，這是造成軟磁合金強度低、塑性變形能力差的主要原因。

激光粉末床熔融(LPBF)是一種基于計算機輔助設計(CAD)模型的增材制造(AM)技術。用LPBF制備的合金接近全致密且具有超細的晶粒，這一特點使合金的強度和塑性極大提高。目前，LPBF被廣泛應用于因科氏高溫合金和不銹鋼等結構材料中，但在軟磁材料領域受到的關注較少。

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

為了獲得具有良好磁性-力學綜合性能的Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 高熵合金，北京科技大學材料基因組工程高精尖創新中心的張勇教授團隊在該領域進行了研究。本研究對不同激光功率(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、軟磁性能和力學性能進行了分析，并對結果進行了系統檢驗。此外，還對Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的軟磁和力學機理進行了詳細評述。本研究的結果有望為LPBF制備Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的工業化應用做出貢獻。

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

圖1. (a) Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA預合金粉末形貌;(b) LPBF進程的掃描策略;(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孔隙率的影響較小