《Mater Des》：提升高熵合金与316不锈钢激光焊接头的延展性！
2022-07-20 13:32:38
作者： 材料科学与工程 来源： 材料科学与工程
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目前，大量的研究工作正致力于从根本上理解高熵合金微观结构和性能之间的关系。但是，除了这些基础研究之外，还应该必须考虑高熵合金的加工性能，尤其是焊接性，这对于评估这些新型先进工程材料在结构应用中的适用性是至关重要。
近期，来自葡萄牙新里斯本大学的J.P. Oliveira教授团 成功地完成了退火态CoCrFeMnNi 高熵合金与 316 不锈钢的激光焊接，结果表明：简单地改变母材条件，从冷轧到退火，可以将接头断裂应变从 ≈ 5 显着提高到 ≈ 10 %，同时保持 ≈ 450 MPa 的强度。相关论文以题为“Improving the ductility in laser welded joints of CoCrFeMnNi highentropy alloy to 316 stainless steel”发表在Materials & Design。
论文连接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127522003392
这项工作中使用的等原子 CoCrFeMnNi 高熵合金是内部制造的。焊接后通过放电加工获得用于微观结构和机械特性的样品。微观结构表征包括电子显微镜和高能同步加速器 X 射线衍射。ThermoCalc 被用于热力学计算以预测异种焊接接头熔合区的凝固路径。对于机械性能研究，使用了显微硬度测试以及数字图像相关辅助的拉伸实试验。
图 1. a) 异种 CoCrFeMnNi 与 316 不锈钢激光焊接接头形貌；b) CoCrFeMnNi热影响区/熔合区边界；c)熔合区的特写；d) CoCrFeMnNi高熵合金中孪晶的证据。a) 中的黄色框详细说明了执行高分辨率EBSD和EDS的区域。
图 2. 异种接头的EBSD图，也突出了晶界。分析区域对应于图 1a )的黄色虚线框
图3。基于 Scheil-Guliver 模型对焊接接头熔合区进行的热力学计算： a) 凝固结束时存在的相数；b) 凝固温度范围。
图 4. a) 多个同步加速器X 射线衍射图案在焊接接头上的叠加；b)高熵合金母材的代表性衍射图；c) 316不锈钢母材的代表性衍射图；d)融合区的代表性衍射图。
图 5. a) 整个焊接接头的显微硬度图；b) 中间高度进行的代表性线扫描。
图6.异种激光焊接 CoCrFeMnNi 与 316 不锈钢接头的代表性应力/应变曲线。
图 7。在不同加载步骤获得的数字图像相关快照：a）在宏观弹性变形期间；b) 宏观屈服后；c) 颈缩前；d) 在断裂之前。黑色虚线表示融合区边界。
总的来说，这些混合特征可能表明 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 系统内的某些成分范围可能呈现延展性或脆性行为，即使在熔合中观察到完全 FCC 结构。在焊接接头上观察到的硬度梯度可以与单个成分的强度相关，这表明在 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 系统中在铸态条件下获得高强度材料的潜力。
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