目的:本文概述了在激光加工过程中能够在铝/铝合金金属基复合材料 (MMC) 中实现原位强化的一些陶瓷材料。本文还提出了进一步利用原位强化能力开发高质量 MMC 原料材料的观点。设计/方法/方法:撰写本文所采用的方法包括对 MMC 增材制造 (AM) 相关文献的回顾。结果:人们普遍认为,原位强化方法已被证明比非原位方法更具优势。尽管仍存在一些挑战,例如有害相的形成和低熔点元素的蒸发,但原位强化方法可用于为 MMC 的 AM 定制设计复合粉末原料材料。在激光熔化成所需组件之前对原位金属基复合粉末进行预处理或定制设计,为金属增材制造带来了更多希望。实际意义:尚未解决开发可使用合适的 AM 技术直接制造而无需预先进行混合或机械合金化等粉末加工的 MMC 粉末原料的需求。因此,拥有预处理的原位增强 MMC 原料粉末可以轻松制造 MMC 并具有 AM 技术粉末回收的其他优势。原创性/价值:本文解释的想法与金属基复合材料 AM 加工的材料开发有关。本文指出了 MMC 材料原料粉末开发的未来趋势以及进一步开发 MMC 和 AM 技术的新思路。强调了定制设计复合粉末而不是仅仅混合它们的优势。关键词:金属基复合材料、原位增强、AM 材料、SLM、直接打印对本文的引用应以以下方式给出:UA Essien、S. Vaudreuil,用于增材制造的原位金属基复合材料开发:视角,材料与制造工程成就杂志 111/2 (2022) 78-85。 DOI:https://doi.org/10.5604/01.3001.0015.9997
已被尝试用作焊料合金的增强体,例如 TiO2、ZnO、SiC、ZrO2、Al2O3、Fe2O3、Si3Ni4、
对于T型样品,热处理后裂纹扩展能量增加2倍(从约23 J增加到约46 J),这是由于裂纹起始能量和裂纹扩展能量重新结合,裂纹扩展能量增加所致。动态载荷图分析表明,热处理后,出现了尖锐的载荷点(视为裂纹起始载荷),下一个载荷峰值表征了新裂纹的起始,如图8a和8d所示。在层状材料中也观察到了类似的材料行为[30]。对样品的原始状态和退火状态进行比较,发现其他材料在热处理后形成了多个裂纹
高强度铝合金,包括 2xxx、6xxx 和 7xxx 合金,在高温下强度较低,这是因为热暴露后沉淀物会粗化[7 和 9]。最近的研究报告称,由于 α-Al(MnFe)Si 弥散体的析出,3xxx 合金在室温和高温下均具有优异的力学性能[10 和 13]。α-Al(MnFe)Si 弥散体与基体部分共格,具有立方晶体结构[10,14]。有趣的是,α-Al(MnFe)Si 弥散体在 300℃ 时具有热稳定性,这提高了高温强度和抗蠕变性[12,13]。曾尝试通过添加合金元素和/或各种热处理来优化α-Al(MnFe)Si弥散体的特性,以期改善3xxx合金的高温力学性能[11、13、15和19]。刘和陈[12]报道,在375℃下加热48小时的一步法热处理促使大量α-Al(MnFe)Si弥散体析出,从而在300℃下实现3004合金的峰值弥散强化。后来,发现与在375℃下加热48小时的一步法热处理相比,在250℃下加热24小时和在375℃下加热48小时的两步法热处理可显著改善弥散体的特性以及300℃下的屈服强度和抗蠕变性[17]。李等人。 [13]研究了添加不同量的Si和Mg对3xxx合金组织和高温性能的影响,发现当Si含量为0.25wt.%、Mg含量为1.0wt.%时,α-Al(MnFe)Si弥散相的高温强化效果最好。刘等[16]研究发现,在Al-Mn-Mg 3004合金中添加0.3wt.%Mo可细化弥散相,并提高其在350℃以下的热稳定性。由于Fe、Si和Mn等合金元素在凝固过程中发生偏析,在沉淀热处理过程中,枝晶间区域总会形成无弥散相区(DFZ),从而降低弥散相的体积分数,降低合金的高温性能[11e13]。因此,在采用弥散强化时,必须尽量减少 DFZ。添加具有负偏析(ko > 1)的元素是减少 DFZ 数量的有效方法。据报道,Mo 可以最大限度地减少不同 Al 合金中 DFZ 的形成 [16,20,21],从而使弥散体的体积分数较大且分布均匀,最终获得更优的高温性能。尽管之前的研究报告显示弥散体强化可以使 Ale Mne Mg 3xxx 合金的高温性能得到显著改善,但大多数研究都局限于铸锭。事实上,工业工程零件通常需要材料经历大的塑性变形才能满足特殊的形状和性能要求。此外,热轧或挤压也能消除铸造缺陷,如夹渣、孔隙等,进一步改善材料性能[22e25]。张等[26]研究发现,室温预轧显著促进了纳米弥散相的形核,增加了Al-Mn-Si合金中弥散相的数量密度。但室温变形会增加开裂的风险,从而增加制造难度[27]。因此,有必要研究热变形工艺对弥散相组织及其相关力学性能的影响。
P. F. Jiang a , X. R. Li a , X. M. Zong b , X.B. 王 c 、Z. K. 陈 b 、 H. X. 杨 d 1 、 C. Z. 刘 e 、 N .K.高a,Z.Z 。
电沉积是制备合金的重要方法之一。利用电沉积合成合金的方法引起了广泛关注,因为它能够在室温下在金属基材上制备合金薄膜。到目前为止,含有六价铬(Cr 6 +)离子的电解槽已用于金属铬的电沉积。然而,众所周知,Cr 6 + 离子会引起有害的环境污染[4,5]。在欧盟,WEEE/RoHS(废弃电子电气设备/限制在电子电气设备中使用某些有害物质)指令限制使用Cr 6 + 离子[6]。因此,作为一种替代工艺,许多研究人员提出了从含三价铬(Cr 3 +)离子的电解槽中电沉积金属铬合金(例如 Co e Cr 和 Ni e Cr 合金 [7]、Fe e Cr 合金 [8] 和 Fe e Cr e Ni 合金 [9])。然而,众所周知,电沉积的电流效率受到很大限制,因为 Cr/Cr 3 + 的标准电极电位为 0.937 V(vs. Ag/AgCl/饱和 KCl),远不如铁族金属(例如 Ni/Ni 2 +、Co/Co 2 + 和 Fe/Fe 2 +)的电位高 [10]。在从水溶液中电沉积次贵金属的过程中,随着电流密度的增加,阴极附近的pH值升高[11]。pH值升高的原因是高电流密度下氢气析出速率高,导致阴极附近的H+离子消耗速率高。因此,在简单的水溶液中,Cr3+离子在高电流密度下会与阴极附近的六个水分子形成复合物[Cr(H2O)6]3+。具体而言,这些[Cr(H2O)6]3+离子会在酸性pH区(pH > 4.5)通过羟桥反应形成羟基桥接胶体聚合物[12,13]。阴极附近的这种胶体聚合物会抑制金属铬的电沉积。因此,通常在水溶液中加入甘氨酸、尿素或 N,N-二甲基甲酰胺 (DMF) 等络合剂来抑制 [Cr(H 2 O) 6 ] 3 + 离子的形成。在这些络合剂中,DMF 是众所周知的在金属电沉积过程中减少氢析出的有效络合剂 [14]。之前有几种
据报道,一种定量策略来设计和开发基于MG-AL的合金以实现高热有效性,其中可以引入特定的元素以降低MG矩阵中的Al浓度,并抑制Mg 17 Al 12相形成的形成,通过形成新的金属层间相。基于定量计算,该策略由新型的模具铸造Mg3.2AL4.4LA0.4ND(以wt。%)合金提供,该合金在环境温度下提供了114.3 w/(m∙k)的热电导率为114.3 w/(m∙k),在300°C,比300°C,〜255%的137.5 w/(M∙k)中的热电导率(M。同时,与AE44合金相比,合金还具有优异的环境屈服强度为143.2 MPa,伸长率为8.2%,并且在升高温度下的AE44合金。
图1 NiTi粉末的SEM/EDS表征:(a)粉末形貌,(b)粉末横截面和EDS取样点位置,(c)Ni元素分布,(d)Ti元素分布和(e)四个点的EDS峰值