精密成形工程

作者：王嘉伟, 邵泽西, 吴斌涛, 夏明许

单位：1.宁夏大学 材料与新能源学院,银川 750400; <br>2.天津大学 化学工程与技术学院及国家重点实验室,天津 300350

关键词：难熔高熵合金（RHEA）,激光熔覆,微观组织,C元素扩散,微观硬度

基金：国家自然科学基金联合基金项目（U24A2006）; 宁夏自然科学基金杰出青年项目（2024AAC04002）

目的 研究C元素在激光熔覆TiNiCuZrNbTa难熔高熵合金沉积态各相结构中的扩散行为及其对组织微观硬度的影响,为合金性能调控提供新途径。方法 以聚乙烯醇为碳源,采用激光熔覆的方式在铜基底制备TiNiCuZrNbTa难熔高熵合金,研究C元素对高熵合金底部、中部、顶部区域组织、物相与硬度的影响。结果 TiNiCuZrNbTa合金试样横截面顶部组织主要由细小等轴晶、富Zr网状枝晶以及弥散于基体的Ta/Nb颗粒相共同构成;随着凝固速率的逐渐降低,中部区域形成以粗大枝晶为主要特征的结构,点状/细小条状的Ta/Nb相主要分布在枝晶臂间的交汇处;而底部区域由于靠近基底,凝固时较大的温度梯度导致局部形成了垂直于界面方向的柱状晶,且产生向中部组织晶粒过渡的趋势。在合金不同相中,C元素主要分布于相界,Ti、Zr、Ta等强碳化物元素也会与C结合形成弥散分布的碳化物颗粒,起到强化作用。其中,O元素产生&#x0201c;介导扩散&#x0201d;方式,对C在不同相中的扩散起到一定促进作用。沿沉积方向靠近铜基底的熔覆层硬度约为465HV,随着C含量的增加,熔覆层硬度增加至约527HV。结论 在该难熔高熵合金体系中,各相中的C元素含量随着熔覆层厚度的增加而增加,适当含量的C元素在不同相中扩散形成的固溶强化和弥散强化能够有效阻碍位错运动,提升表面硬度。

来源：2025年第12期

《精密成形工程》期刊编辑部

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