温州大学陈希章教授团队首次突破了多股绞丝增材制造高熵合金制造技术,为大尺寸和复杂形状高熵合金材料及产品的制造提供了一种高效高质有前途的制造方法,制造的Al-Co-Cr-Fe-Ni高熵合金达到强度2.8GPa和塑性42%的优异结合。 高熵合金提出十余年来,由于理论和性能上的突破,是研究人员的研究重点之一。其中增材制造因其独特的优势,收到研究人员和产业领域的关注。增材制造所使用的材料主要是粉末和丝材两种,对高熵合金来讲,目前主要是粉末为主,用于选区激光融化(SLM)、激光熔覆(LMD)、选区电子束熔化(SEBM)和等离子弧增材制造(PPAW)等。而丝材是直接沉积增材制造的主要原材料,特别适用于大尺寸构件的制造,具有效率高、产品利用率高等优势,而高熵合金由于成分的复杂形导致流动性和偏析等问题,大尺寸产品的制造恰恰是其痛点并限制了该材料的工业应用。但高熵合金的丝材制备由于各种技术上的难点,至今未能实现,成为瓶颈技术,大大限制了该高端材料的应用。 近日,温州大学机电工程学院陈希章教授的“先进连接与增材制造”研究团队, 将各种单质或者合金丝按照设计成分计算并采用特殊工艺绞合成单根绞合式丝材(作者命名为CCW),以此丝材作为填充材料,以电弧为能源实现了高熵合金制品的增材制造。 相关研究成果以“Fabrication of bulk Al-Co-Cr-Fe-Ni high-entropy alloy using combined cable wire arc additive manufacturing (CCW-AAM): Microstructure and mechanical properties” 为题发表在《Journal of Materials Science & Technology》74(2021)136-142 论文连接:https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.10.037 该团队制备的丝材采用多种单质或者合金丝绞合而成,成功避开了高熵合金丝的制备难点。文章涉及绞合丝材由7根单质与合金丝材经计算采用特殊工艺绞制而成,直径为1.8mm,采用冷金属过渡(CMT)电弧增材技术成功制备了Al-Co-Cr-Fe-Ni非等原子比高熵合金。图1所示为作者所采用的技术和多股绞合丝材。绞丝相较传统合金丝具有效率高,质量好的优势。