北科大张勇教授顶刊：激光粉末床熔融高熵合金的微观组织、磁和力学性能演变机理

2023-07-04 15:08:04 作者：材料基来源：材料基分享至：

软磁材料具有高饱和磁化强度、低矫顽力、高磁导率等特点。但是，此类材料的力学性能往往较差，不能满足高机械载荷条件下对主要力学性能日益增长的要求。目前，人们主要通过电弧熔炼法、粉末冶金法等方法制备软磁材料。然而这类方法制备的合金存在大量缩孔和成分偏析严重等问题，这是造成软磁合金强度低、塑性变形能力差的主要原因。

激光粉末床熔融(LPBF)是一种基于计算机辅助设计(CAD)模型的增材制造(AM)技术。用LPBF制备的合金接近全致密且具有超细的晶粒，这一特点使合金的强度和塑性极大提高。目前，LPBF被广泛应用于因科氏高温合金和不锈钢等结构材料中，但在软磁材料领域受到的关注较少。

Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 高熵合金（HEA）是一种很有发展前途的软磁合金。该合金在具有高饱和磁化强度(153.45 Am2/kg)和低矫顽力(1158.37 A/m)的同时，也具有低抗压屈服强度(122 MPa)。

为了获得具有良好磁性-力学综合性能的Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 高熵合金，北京科技大学材料基因组工程高精尖创新中心的张勇教授团队在该领域进行了研究。本研究对不同激光功率(200 W、250 W、300 W、350 W、400 W)和扫描速度 (800 mm/s、1000 mm/s、1200 mm/s、1400 mm/s) 下制备的Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的组织演变、软磁性能和力学性能进行了分析，并对结果进行了系统检验。此外，还对Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的软磁和力学机理进行了详细评述。本研究的结果有望为LPBF制备Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的工业化应用做出贡献。

相关研究成果以题为“Evolution of the microstructures, magnetic and mechanical behaviors of Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 high-entropy alloy fabricated by laser powder bed fusion” 发表在增材顶刊《Additive Manufacturing》上。

图1. (a) Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA预合金粉末形貌;(b) LPBF进程的扫描策略;(c) Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的LPBF样品;(d)不同LPBF工艺下Co47.5Fe28.5Ni19Si3.4Al1.6 HEA的孔隙率:200 W, 800 ~ 1400 mm/s(红线);1000 mm /s, 200 ~ 400 w(蓝线)。从图中可看出，随着扫描速度从800 mm/s增加到1400 mm/s，孔隙率迅速增加，而激光功率的变化对孔隙率的影响较小