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强而柔软的纳米状高合金通过增材制造

Jie Ren ¹, Yin Zhang ², Dexin Zhao ³

¹Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Massachusetts, Amherst, MA, USA.
²George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, USA.
³Department of Materials Science and Engineering, Texas A&M University, College Station, TX, USA.
⁴Neutron Scattering Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, USA.
⁵Center for Nanophase Materials Sciences, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, USA.
⁶Rice Electron Microscopy Center, Department of Materials Science and Nano-Engineering, Rice University, Houston, TX, USA.
⁷Materials Science Division, Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, CA, USA.
⁸Department of Materials Science and Engineering, University of California, Los Angeles, CA, USA.
⁹George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, USA. ting.zhu@me.gatech.edu.
¹⁰Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Massachusetts, Amherst, MA, USA. wenchen@umass.edu.

⁰Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Massachusetts, Amherst, MA, USA.

Nature +

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2022年八月3日

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概括

高合金的激光粉床融合 (L-PBF) 产生双相纳米层结构. 这种先进的增材制造技术为工程应用提供了具有特殊强度和可塑性的材料.

科学领域

材料科学
机械工程
添加剂制造

背景情况

增材制造,特别是激光粉床融合 (L-PBF),使复杂的网状元件得以制造.
金属合金的L-PBF诱导显著的温度梯度和快速冷却,导致纳米级的微观结构精细化和高强度.
然而,通过L-PBF生产的高强度纳米结构合金通常具有有限的可塑性.

研究的目的

调查L-PBF在生产具有高强度和可塑性的双相纳米层高合金 (HEAs) 的潜力.
了解这些增材制造的HEAs中增强机械性能的微观结构起源.

主要方法

使用激光粉床融合 (L-PBF) 制造AlCoCrFeNi2.1高合金.
描述了由此产生的双相纳米层微结构.
进行机械测试以评估屈服强度和均延长.

主要成果

在增材制造的HEAs中达到大约1.3千兆帕斯卡的高强度和大约14%的均延伸.
双相结构,包括交替面中心立方体和体中心立方 nanolamellae,有助于高产强度.
具有双相纳米和微尺度体殖民地的等级微结构促进了高工作硬化能力和同位体机械性能.

结论

与其他最先进的材料相比,增材制造的双相纳米层HEAs具有优越的机械性能.
这些发现为这些先进合金的变形行为提供了机械的洞察力.
这项工作对通过增材制造设计具有特殊性能的等级,多相纳米结构合金具有广泛的影响.