[发明专利]一种增材制造高熵合金的深冷处理方法

说明书

一种增材制造高熵合金的深冷处理方法，涉及一种合金的深冷处理方法。目的是解决现有增材制造高熵合金存在强度‑塑性倒置关系的问题。方法：利用激光增材制造工艺制备高熵合金试件并冷却至室温，使装置内温度降温深冷处理温度并保温，进行深冷处理，温度恢复至室温。本发明通过对增材制造制备的高熵合金进行深冷处理，调控其内部残余应力并引入大量的晶体缺陷，促发位错强化、孪晶强化等强化机制以及孪晶诱导塑性，进而突破增材制造高熵合金的强度‑塑性倒置关系。本发明适用于高熵合金深冷处理。

技术领域

本发明涉及一种合金的深冷处理方法。

背景技术

高熵合金由于其独特的合金设计，使其具有优异的力学性能、良好的抗腐蚀性能及热稳定性能等综合性能，展现出十分重要的应用前景。然而，在激光增材制造制备高熵合金试样的过程中，由于极快的冷却速率与大的温度梯度导致了残余应力的产生，使得试样的强度和韧性都有所下降。

增材制造高熵合金存在强度-塑性倒置关系：材料强度增加的同时，材料韧性会降低。

深冷处理技术(Deep cryogenic treatment,DCT)是一种提升增材制造高熵合金力学性能的新方法，深冷处理技术是指在-130℃温度以下对试样进行低温深冷处理，调控试样内部的残余应力与微观组织，进而提升高熵合金材料的强度和塑性。该技术具有操作简单、不破坏工件原有形状、清洁无污染且成本低等优点，在汽车工业、精密仪器、航空航天及军事等得到了广泛应用。目前通过深冷处理技术提高激光增材制造高熵合金的力学性能的研究报道甚少，对提高其力学性能的深冷处理参数也尚不清楚。

发明内容

本发明为了解决现有增材制造高熵合金存在强度-塑性倒置关系的问题，提出一种增材制造高熵合金的深冷处理方法。

本发明增材制造高熵合金的深冷处理方法按照以下步骤进行：

步骤一：利用激光增材制造工艺制备高熵合金试件并冷却至室温；

步骤二：向密闭的深冷处理装置充入液氮，使装置内温度降温至深冷处理温度并保温；

所述降温速度为10～20K/min；

所述深冷处理温度为50～100K；

步骤三：将高熵合金试件置于深冷处理装置的液氮中进行深冷处理；

所述深冷处理时间为45～53小时；深冷处理时间低于45～53小时无法达到处理效果，超过45～53小时后塑性降低。

步骤四：将深冷处理后的高熵合金试件置于室温水中冷却，使温度恢复至室温。

本发明原理及有益效果为：

本发明通过对增材制造制备的高熵合金进行深冷处理，调控其内部残余应力并引入大量的晶体缺陷，促发位错强化、孪晶强化等强化机制以及孪晶诱导塑性，进而突破增材制造高熵合金的强度-塑性倒置关系，最终有效提高高熵合金试件的强度和韧性。本发明方法具有操作简单、不破坏工件原有形状、清洁无污染、成本低等优点。

附图说明

图1为深冷处理前的增材制造高熵合金微观组织照片；

图2为经过12h深冷处理后的增材制造高熵合金微观组织照片；

图3为经过24h深冷处理后的增材制造高熵合金微观组织照片；

图4为经过48h深冷处理后的增材制造高熵合金微观组织照片；

图5为深冷处理前的增材制造高熵合金、以及经过12小时、24小时、48小时和120小时的深冷处理后的增材制造高熵合金的工程应力-应变曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。