華南理工實(shí)現(xiàn)雙相增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料增材制造

近日，來(lái)自華南理工大學(xué)、廣東省科學(xué)院等單位的研究人員通過(guò)加入SiC顆粒誘導(dǎo)C300馬氏體時(shí)效鋼（MS）原位析出相的形成，制備出SiC和原位析出相雙相增強(qiáng)的MS基復(fù)合材料。相關(guān)論文以Duplex strengthening via SiC addition and insitu precipitation in additively manufactured composite materials為題發(fā)表在Composites Part B: Engineering上。

顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料（MMCs）具有高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，同時(shí)保持良好的韌性、高溫蠕變性能和疲勞強(qiáng)度。激光粉末床熔融(LPBF)是一種新型的制備MMCs的增材制造方法，獨(dú)特的逐層工藝方式突出了直接從粉末加工復(fù)雜和近凈形部件的優(yōu)勢(shì)，為簡(jiǎn)化制備MMCs的工藝路線和交貨時(shí)間提供了巨大潛力。通過(guò)LPBF制備MMCs具有晶粒細(xì)化及激光吸收率高的特點(diǎn)，使所制備的復(fù)合材料有極佳的力學(xué)性能。

研究通過(guò)LPBF制備了體積分?jǐn)?shù)分別為3%、6%、9%、12%、15%和18% SiC顆粒增強(qiáng)MS基復(fù)合材料。對(duì)MS–SiC復(fù)合材料的致密度進(jìn)行了表征。在體積分?jǐn)?shù)低于12%時(shí)，復(fù)合材料內(nèi)部?jī)H存在少量氣孔，且孔隙度隨SiC顆粒的加入變化不大。當(dāng)SiC體積分?jǐn)?shù)達(dá)到15%和18%時(shí)，出現(xiàn)了一些裂紋和未熔合等缺陷。

進(jìn) 一 步 對(duì)C300–MS和MS–3%SiC復(fù)合材料進(jìn)行TEM表征分析表明，原始態(tài)MS鋼內(nèi)部基本無(wú)析出相，而MS-3%SiC復(fù)合材料內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有大量納米析出相的產(chǎn)生，表明SiC的加入誘導(dǎo)了MS內(nèi)部原位析出相的形成。

力學(xué)性能測(cè)試表明MS-3%SiC復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度（1611MPa）遠(yuǎn)高于MS鋼的抗拉強(qiáng)度（1165MPa），同時(shí)保持了10.1%的延伸率，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的復(fù)合材料。

下圖為MS鋼和MS-3%SiC復(fù)合材料的TEM組織。