激光增材制造CoNiAl合金及其组织性能调控

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhouqjj
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CoNiAl是一种具有优异的磁学与力学性能的新型合金,在机器人与高性能传感器等领域具有良好的发展前景。CoNiAl合金通过传统熔铸法和粉末冶金法制备复杂结构零部件时,存在一定的局限性,而激光增材制造技术作为一种先进制造技术,具备生产速度快、制作周期短以及精确度高等优点,有望成为制备复杂结构CoNiAl合金的重要手段。本文采用激光增材技术制备了CoNiAl合金,探究成分调整对合金组织结构、磁学与力学性能的影响。同时,采用热处理以及微合金化的方法对典型合金的磁学与力学性能进行调控。研究结果表明:激光增材制造了Co40-XNi32+XAl28(X=0、2、4、6、8)合金。当0≤X≤2时,组织主要由β相与γ相组成;当4≤X≤8时,组织主要由β相、γ相与M相组成。随着X的增长,γ相在母相晶界处析出增多,M相在母相晶内含量增加。Ni含量最多的Co32Ni40Al28合金具有最高的饱和磁化强度46.045emu/g、最高的抗压强度1722.6MPa与压缩率32.45%。激光增材制造的Co32Ni40Al28合金经过热处理,母相晶粒长大,第二相析出减少,内部组织更加均匀。热处理的合金由于原子间距增大,降低了相互交换作用,同时热运动加剧了原子磁矩的不规则取向,导致饱和磁化强度略微降低,但是力学性能均获得提高。经过1300℃保温2h冰冷,然后500℃保温2h冰冷两步热处理,合金显微硬度最高、耐磨性最好。激光增材制造了Co32Ni38Al28M2(M=Cr、Mn、Cu、Nb)合金,截面顶部的晶粒尺寸比截面中部的晶粒尺寸大。在室温下,Co32Ni38Al28M2合金由母相β以及第二相γ组成。相比Co32Ni40Al28合金,加入Cr、Mn、Nb合金元素的合金饱和磁化强度升高,其中Co32Ni38Al28Mn2饱和磁化强度高达51.203emu/g。合金元素的添加细化晶粒,硬度、抗压强度以及耐磨性能均获得提升。其中Co32Ni38Al28Mn2合金耐磨性最好、显微硬度较高,综合性能最好。
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