激光熔化沉积Cu35Fe65合金相分离形貌演化及其性能表征

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:g10703107
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Cu-Fe合金因价格低廉、综合性能优异而广受关注,在航空航天、机械电子、冶金等领域具有广泛的应用。Cu-Fe具有正混合焓,是典型的相分离型合金,当合金熔体过冷至亚稳难混溶区域时,易发生相分离现象。相分离合金的微观组织形貌可直接影响合金性能。传统技术制备相分离型合金时在重力、冷却速度等因素下,组织易出现偏析甚至分层现象,严重影响材料的使用性能。与传统技术相比,激光熔化沉积(Laser melting deposition,LMD)技术具有工艺简单、“近净成形”、加工周期短、成本较低等优势,并且其熔池较小,合金的冷却、凝固速率较快,往往处于过冷状态,因此利用LMD技术制备Cu-Fe合金可在一定程度上减少偏析得到均匀难混溶合金,提高合金质量。但该技术制备合金的性能一般仅可通过改变晶粒尺寸与形态进行调控,开展LMD制备Cu-Fe合金研究,探索相关工艺参数对Cu-Fe合金的组织与性能的影响规律,有望在相尺度上实现LMD合金微观组织的进一步调控,从而优化其性能并扩展其应用领域。本文以高纯度球形混合粉末为原料,在不同激光功率与扫描速度条件下利用LMD技术制备了Cu35Fe65合金,系统研究了激光功率与扫描速度等制备参数对Cu35Fe65合金微观组织影响规律,分析了Cu35Fe65合金的相分离机制。研究发现,LMD制备Cu-Fe试样均呈现出典型的相分离形貌,合金由α-Fe与Cu两相组成。合金中观察到明显的二次相分离现象,一次相分离以Cu-Fe枝晶沿打印方向规则排列于富Cu基体中,二次相分离以纳米Cu结构分布在Cu-Fe枝晶内部,一次相分离尺寸随扫描速度的增加或激光功率的减小呈现减小的趋势。此外本文还对LMD制备Cu35Fe65合金的力学性能、磁学性能和导电性能进行了表征。同时结合化学法对制备的合金进行腐蚀处理,制备了定向微纳米复合多孔结构,系统研究了不同腐蚀时间条件下微纳米复合多孔结构的形貌演化行为及其表面润湿性能,发现表面疏水性能随腐蚀时间的增加先迅速增加,随后趋于稳定。本文相关研究结果为增材制造制备Cu-Fe相分离合金微观形貌演化机制及潜在应用探索提供了有效的借鉴。
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