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金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2025.00167
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高熵合金颗粒对选区激光熔化Al12Si合金固溶组织和力学性能的影响

王 玮1  张宇博1,2  赵 燕1  王同敏1,2  李廷举1,2

1 大连理工大学 材料科学与工程学院  大连 116024

2 大连理工大学 宁波研究院  宁波 315000

Influences of High-Entropy Alloy Particles on the Microstructure and Mechanical Properties of Selective Laser Melted Al12Si Alloy during Solution Treatment

WANG Wei 1, ZHANG Yubo 1,2, ZHAO Yan 1, WANG Tongmin 1,2, LI Tingju 1,2

1 School of Materials Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China 2 Ningbo Institute of Dalian University of Technology, Dalian University of Technology, Ningbo 315000, China
引用本文:

王玮 张宇博 赵燕 王同敏 李廷举. 高熵合金颗粒对选区激光熔化Al12Si合金固溶组织和力学性能的影响[J]. 金属学报, 10.11900/0412.1961.2025.00167.

全文: PDF(1976 KB)  
摘要: 
为了探究固溶处理过程中耐高温第二相对Al12Si合金微观组织及力学性能的影响,本工作采用选区激光熔化(SLM)工艺制备了AlCrCuFeNi高熵合金(HEA)改性Al12Si合金,结合后续的固溶处理实现了对Al12Si合金微观组织和力学性能的协同调控。重点研究了固溶处理过程中耐高温第二相对Al12Si合金微观组织和力学性能的调控机制。结果表明,打印态Al12Si试样具有典型的初生α-Al和连续共晶Si组成的胞状组织;而HEA颗粒的加入使Al12Si-HEA试样的打印态组织发生显著转变,由Al12Si试样中的共晶Si相转变成共晶Si + α-Al(Fe, Cr)Si相。固溶处理后,Al12Si试样中连续的胞状共晶组织解体,转变成在基体中弥散分布的颗粒状Si相。此外,随着固溶时间的延长,Si相由于发生Ostwald熟化而逐渐粗化,平均直径变大,同时数量密度降低。值得注意的是,α-Al(Fe, Cr)Si相能够阻塞Si元素在基体中的扩散通道,从而显著降低颗粒状Si相的粗化速率。力学性能测试表明,在所有固溶时间下,Al12Si-HEA试样均表现出比Al12Si试样更优异的综合性能。这可归结于经固溶处理后,Al12Si-HEA试样形成了双粒径原位增强颗粒的微观组织,即更为细小的微米级Si相及纳米级α-Al(Fe, Cr)Si相。这种独特的微观组织使Al12Si-HEA试样在保持较高的塑性(约15%)的同时,也具有优异的极限抗拉强度(311 MPa)。
关键词 Al-Si复合材料高熵合金热处理微观组织    
Abstract
为了探究固溶处理过程中耐高温第二相对Al12Si合金微观组织及力学性能的影响,本工作采用选区激光熔化(SLM)工艺制备了AlCrCuFeNi高熵合金(HEA)改性Al12Si合金,结合后续的固溶处理实现了对Al12Si合金微观组织和力学性能的协同调控。重点研究了固溶处理过程中耐高温第二相对Al12Si合金微观组织和力学性能的调控机制。结果表明,打印态Al12Si试样具有典型的初生α-Al和连续共晶Si组成的胞状组织;而HEA颗粒的加入使Al12Si-HEA试样的打印态组织发生显著转变,由Al12Si试样中的共晶Si相转变成共晶Si + α-Al(Fe, Cr)Si相。固溶处理后,Al12Si试样中连续的胞状共晶组织解体,转变成在基体中弥散分布的颗粒状Si相。此外,随着固溶时间的延长,Si相由于发生Ostwald熟化而逐渐粗化,平均直径变大,同时数量密度降低。值得注意的是,α-Al(Fe, Cr)Si相能够阻塞Si元素在基体中的扩散通道,从而显著降低颗粒状Si相的粗化速率。力学性能测试表明,在所有固溶时间下,Al12Si-HEA试样均表现出比Al12Si试样更优异的综合性能。这可归结于经固溶处理后,Al12Si-HEA试样形成了双粒径原位增强颗粒的微观组织,即更为细小的微米级Si相及纳米级α-Al(Fe, Cr)Si相。这种独特的微观组织使Al12Si-HEA试样在保持较高的塑性(约15%)的同时,也具有优异的极限抗拉强度(311 MPa)。
Key wordsAl-Si composites    High-entropy alloy    Heat treatment    Microstructure
收稿日期: 2025-06-13     
基金资助:铜基复合材料原位颗粒的生长与分散调控机制研究;超声循环应变条件下免热处理铝合金缺陷诱导析出行为与强韧化机理
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