I gcomparáid le cóimhiotal ard-eantrópachta CrMnFeCoNi traidisiúnta, thaispeáin cóimhiotal ard-eantrópachta FeCoCrNiMn clóite 3D le carbóin ard-fhriotaíocht ardteochta creep den scoth (ie ráta creep agus strus tairsigh íoslaghdaithe). Rinne Ollscoil Inha agus Institiúid Eolaíochta Ábhar na Cóiré staidéar ar iompar creep ardteochta de chóimhiotail ard-eantrópachta comhleá leaba púdar léasair (LPBF) den chéad uair, agus mhínigh siad tionchar cairbídí nana-scála ar fhriotaíocht creep.
Bhí 1.5 ag% C sa púdar CrMnFeCoNi HEA (dá ngairtear C-HEA anseo feasta) agus meánmhéid na gcáithníní de 23.7 μm. Is é an luas scanadh comhleá leaba púdar léasair (LPBF) ná 600 mm / s, is é 90W an chumhacht, is é 0.08mm an t-achar scanadh, agus is é 0.025mm an tiús ciseal. Chun na subgrains a chobhsú agus cáithníní cairbíde nanascála breise a fhoirmiú, rinneadh na samplaí a chóireáil le teas ag 650 céim ar feadh uair an chloig.
Rinneadh an tástáil shreap ardteochta de LPBF C-HEA faoi strus leanúnach 175–325 MPa ag teocht 873 K (coimeádadh cobhsaíocht teochta 0.2 K le linn na tástála sceite, mar a thaispeántar i bhFíor 1), agus tástáil shreapadóireachta an eiseamail Is é an t-eatramh ná 86.4 K. Chun an brú sceith a chobhsú, rinneadh tástáil shreapáin de 259.2 ks ag 150 MPa, agus tástáil ilchéime sraoille ina dhiaidh.
Léiríonn Fíor 2 speictream SEM-EDS agus torthaí anailíse EBSD ar LPBF C-HEA. Fuarthas amach go raibh na comhábhair i LPBF C-HEA scaipthe go haonfhoirmeach fiú tar éis cóireála teasa, rud a thugann le tuiscint nach ndéanann LPBF agus cóireáil teasa ina dhiaidh sin difear d'aonfhoirmeacht chomhdhéanaimh HEA ar scála miocrón. ag formhéadú íseal agus nochtann sé go bhfuil struchtúr gráin cisealta agus neamh-éide ag an gcóimhiotal. Tar éis cóireála teasa, níor athraigh an meánmhéid gráin (AGS) go mór agus bhí sé cosúil leis sin an C–HEA.Tabhair faoi deara go ndearbhaíonn torthaí EBSD agus patrúin XRD i bhFíor 2b go bhfuil aon phas amháin de FCC ag an gcóimhiotal reatha,Taispeántar go soiléir ar an léarscáil IPF ardmhéadaithe teorainneacha grán garbh (GBanna), a feabhsaíonn sé go mór creep ardteochta trí shleamhnú GB a chosc (Fíor 2C 1). Cruthaíonn díláithriúcháin atá riachtanach go geoiméadrach (GNDanna) teorainneacha gráin íseal-uillinn (LAGBanna) laistigh de na gránaigh (Fíor 2C), agus taispeánann an cóimhiotail dlús GND thar a bheith ard tar éis cóireála teasa ag 650 céim .
Feictear foirmiú na dteorainneacha gráin garbh go príomha sna cáithníní dara céim atá in ábhair mhiotalacha, mar shampla sár-chóimhiotail nicil-bhunaithe agus cóimhiotail mhaignéisiam. I bhfocail eile, mar thoradh ar chóireáil teasa le fás gráin, agus na cáithníní dara céim bac ar an bhfás gráin i gceantair áitiúla, a eascraíonn i cuma zigzag GB. gan aon fhás gráin a spreagadh, rud a thugann le tuiscint gurb iad na céimeanna leá agus soladaithe LPBF is cúis leis na teorainneacha gráin an-gharbh sa chóimhiotal seo. Tá GB le feiceáil sa C-HEA mar-thógtha. Tugann sé seo le fios go bhfuil an éifeacht feannadh de bharr ard-dlúis cairbídí in-situ ag teorainneacha gráin le linn na cóireála teasa timthriallach, as a dtagann teorainneacha gránach an-gharbh.
Is é Fíor 3a íomhá an ECC de LPBF C-HEA, a thaispeánann go bhfuil fo-struchtúir ann de bharr an líonra díláithrithe. Is é 534.2 ± 16.3 nm meánleithead tomhaiste na bhfo-struchtúir seo.Tá sé léirithe ag staidéir roimhe seo go bhfuil an fo-struchtúr cobhsaithe ag carbíd nanascála a foirmíodh sa bhreis air. deascann sé le díláithriúcháin atá atheagraithe go páirteach. Léiríonn Fíor 3b go bhfuil líon mór de na cruthanna neamhrialta cairbídí nana-mhéid (saigheada bána) ag teorainneacha an fhostruchtúir. Fuarthas íomhánna HAADF STEM agus léarscáileanna comhfhreagracha EELS chun tuiscint bhreise a fháil ar ilchineálacht cheimiceach taobh istigh de chomhdhúile, mar a léirítear i bhFíor 3c. Tá na nanocarbides comhdhéanta go príomha de Cr agus C, rud a léiríonn go bhfuil na cairbídí seo saibhir i Cr.
Mar a léirítear i bhFíor 4, chun tacú leis na torthaí seo, ríomhtar léaráidí céime cothromaíochta teirmidinimiciúla do chomhdhéanamh ceimiceach LPBF C-HEA ag baint úsáide as bogearraí Thermo-Calc agus leagan uasghrádaithe de bhunachar sonraí TCFE2000. Léiríonn an léaráid chéim go bhfuil cineál cairbídí M23C6 ann. déanta go príomha sa raon teochta 500-1000 céim , rud a léiríonn gurb é an chéim Cr23C6 príomh-chomhpháirt LPBF C–HEA.Ar an láimh eile, sa litríocht, tá na cairbídí Cr23C6 de CoCrFeMnNi HEA i scála roinnt miocrón, agus is é an cion carbóin 1.3-1.8 ag%. I gcodarsnacht leis sin, tá an cóimhiotal ann cairbídí nanasized fiú tar éis cóireála teasa, rud a thugann le tuiscint go rialaíonn fo-struchtúr metastable le dlús ard dislocations foirmiú cairbídí nana-chruthach le dáileadh aonfhoirmeach. breathnaíodh ocsaídí ar mhórán mangainéise ar léarscáileanna EELS freisin, agus tuairiscíodh go raibh siad comhdhéanta de MnO in LPBF C-HEA. Mar sin féin, tá éifeacht neartaithe na céime MnO íseal i gcomparáid le Cr23C6; dá bhrí sin, meastar cairbídí mar na príomh-rannpháirtithe don neart sa staidéar seo.
Léiríonn Fíor 5a na cuair shreapáin illeibhéil de LPBF O-HEA, LPBF C-HEA, agus LPBF CrMnFeCoNi treisithe le nana-ocsaídí. I ngach raon struis shreapáin, léirigh LPBF C-HEA brú sreafa níos ísle (.i. friotaíocht níos airde i leith sreafa) ná na hábhair thagartha (LPBF CrMnFeCoNi agus LPBF O-HEA). Thairis sin, i gcomparáid le torthaí scealptha LPBF CoCrFeMnNi, LPBF C-HEA. léirigh an t-íosráta sraoilleála is ísle i ngach raon struis shreapáin. thart ar dhá ordú de mhéid níos ísle ná cóimhiotail a phróiseáiltear go traidisiúnta. Ciallaíonn sé seo go bhfeabhsaíonn cóireáil teasa ní hamháin na hairíonna meicniúla teocht an tseomra go mór, ach feabhsaítear freisin an fhriotaíocht creep ardteochta sa HEA a mhonaraítear leis an mbreiseán, ina bhfuil carbón sársháithithe de bharr soladú tapa. Léiríonn na poncanna dubha don chliathán aonchéime i bhFíor 5b dea-iontaofacht agus in-atáirgtheacht na tástála ilchéime scealptha.
Mar a léirítear i bhFíor 6, rinneadh iniúchadh ar iompar dífhoirmithe creep ardteochta LPBF C-HEA trí scrúdú a dhéanamh ar an micreastruchtúr mórscála ag baint úsáide as an léarscáil dáileacháin GND agus an léarscáil IPF. méadú suntasach ar bhrú le linn creep ag 873 K, go háirithe nuair a cuireadh go leor strus i bhfeidhm, ag moladh éabhlóid microstructural. Mar sin féin, léiríonn an plota IPF i bhFíor 6 go bhfuil níor tharla aon éabhlóid mhicristruchtúir sa shreapshampla le brú sreafa de 7%, fiú ag strus feidhmeach 325 MPa. an micreastruchtúr creep. Léiríonn sé seo go sáraíonn an microstructure tosaigh uathúil tairiscint díláithrithe agus éabhlóid microstructure, agus mar thoradh ar fhriotaíocht creep den scoth LPBF C-HEA. réigiúin, a phléifear níos déanaí.
Mar a léirítear i bhFíor 7a,Léarscáil IPF ardtaifigh de shampla creep.Tugann na GBanna atá garbh garbh a breathnaíodh sa mhicreastruchtúr sreinge le fios go mbíonn cairbídí nanascála ina gcúis le garbh-ghéar GB le linn dífhoirmiúchán sreinge. sleamhnáin teorann, rud a chuir feabhas ar fhriotaíocht creep ag teochtaí arda.Tuairiscíodh go raibh baint ag an fhriotaíocht fheabhsaithe creep le rátaí cavitation níos ísle agus iomadú crack trí serrations GB. steels dhosmálta austenític, is gnách go mbíonn baint ag meicníocht foirmithe na dteorainneacha gráin garbh leis an idirghníomhú idir teorainneacha gráin agus deascáin chomhdhúile: 1) imirce teorann gráin idir gráinní pinnáilte agus 2) tionchar fáis chomhdhúile. Níor léirigh LPBF C-HEA aon fhás cairbídí tar éis dífhoirmiúchán creep (Fíor 7c-d). Dá bhrí sin, is féidir tátal a bhaint as go bhféadfaí teorainneacha gráin garbh a chur i leith an imirce teorann gráin idir cáithníní pinnáilte.
Taispeánann an phróifíl GND i bhFíor 7b na foghráin sa shreapshampla. Cé go léiríonn an íomhá ECC (Fíor 3a) go bhfuil an sampla tosaigh fostruchtúir maisithe le líonraí dislocation, trí bhreathnú EBSD, is iad na fo-struchtúir indistinguisable.I gcodarsnacht leis sin, na samplaí creep go soiléir go raibh subgrains le dlús GND ard, rud a léiríonn go dislocations carntha ag an. teorainneacha fostruchtúir chomh maith le teorainneacha gráin le linn creep teocht ard.Léiríonn sé seo gur féidir leis na teorainneacha fo-struchtúr bac go rathúil tairiscint dislocation fiú faoi ard-teocht dífhoirmiúchán creep. Tacaíonn íomhánna ard-mhéadaithe ECC le díláithriúcháin an-charntha ag teorainneacha foghráin (Fíor 7c). Anseo, mínítear meicníocht feannadh laitíse agus acomhail díláithriúcháin an ÚAO ag comhéifeacht díláithrithe foraoise agus hardening tuaslagáin tiubhaithe. Mar sin féin, taispeánann an cóimhiotail reatha subgrains le dlús GND ard tar éis dífhoirmiúchán creep, rud a thugann le tuiscint go bhfuil an mheicníocht creep nana-chomhdhéanta LPBF HEA beagán difriúil ó mheicníocht nana-chomhdhéanta deformed HEA.Next, baineadh úsáid as ECCI chun scrúdú a dhéanamh ar na gráin ultrafine athchriostalaithe sna samplaí creep (Fíor 7d), a bhfuil dlús díláithrithe inmheánach íseal acu agus atá teoranta ag carbides.For ábhair mhiotalacha, méadaíonn an fórsa tiomána le haghaidh athchriostalú de réir a chéile le méadú ar an teocht. . Mar sin féin, ag glacadh leis go ngineann LPBF C-HEA méid mór deascadh, as a dtagann brú feannadh Zenner, tá athchriostalú faoi chois fiú ag teocht ard. Dá bhrí sin, ní dheachaigh LPBF C-HEA faoi aon éabhlóid micreastruchtúrach, mar aisghabháil agus athchriostalú, faoi dífhoirmiúchán creep ardteochta tar éis strus 325 MPa a chur i bhfeidhm. Cé gur breathnaíodh gráin ultrafine athchriostalaithe i roinnt réigiún, bhí siad teoranta trí chomhdhúile nanaiméadar-iarrachtaí, a chuir cosc ar fhás gráin bhreise. Mar thoradh ar scrúdú cúramach ar an struchtúr dífhoirmithe creep ag ECCI agus EBSD tháinig an chonclúid go gcuireann subgrains cobhsaí le líonra díláithrithe agus cairbídí nana-iarrachtaí aisghabháil agus athchriostalú le linn dífhoirmithe creep agus neartú breise. fostruchtúr spreagtha líonra dislocation.
Achoimre:
Mar thoradh ar phróiseas déantúsaíochta breiseán agus cóireáil teasa ina dhiaidh sin ar CrMnFeCoNi HEA ina bhfuil carbóin, ní hamháin go gcruthófar gráin heterostruchtúir le fo-struchtúir maisithe le líonraí díláithrithe, ach freisin cairbídí a dháileadh go haonfhoirmeach ag teorainneacha gráin agus foghráin.
Tá friotaíocht creep ardteochta LPBF C-HEA níos fearr ná mar a thuairiscítear cóimhiotail ard-eantrópachta CrMnFeCoNi. Tá an ráta luasghéaraithe de C-HEA dhá ord méide níos ísle ná an HEA a phróiseáiltear go traidisiúnta.
Deimhníonn breathnóireacht microstructural go gcothaíonn foghráin chobhsaí bunú teorainneacha gránach thar a bheith garbh, rud a neartaíonn na foghráin a thuilleadh agus a chuireann cosc ar athchriostalú le linn creep ardteochta, rud a fhágann go mbíonn gnéas friotaíochta creep den scoth.
Eochairfhocail: Taighde Breiseán, Déantúsaíocht breiseán miotail, Ábhair Mana, Priontáil Miotal 3D
