实验与分子动力学模拟研究原位 TiC 颗粒增强高熵合金复合涂层的冲击断裂行为
Investigation of the impact fracture behavior of in-situ TiC particle-reinforced high-entropy alloy composite coatings through experiments and molecular dynamics simulations
激光熔覆TiC增强HEA涂层强韧兼顾,参数缺
AI理解
要点 激光熔覆原位 TiC 增强 AlCr₁.₇₅CuFeNi₂ 高熵复合涂层:晶粒 29.3→12.9 μm、硬度 384→497 HV,适量 TiC 保持冲击韧性,过量则界面脱粘脆化。
能不能用 激光熔覆高熵合金复合涂层,与热喷涂 HEA 涂层研究方向直接相关,需激光熔覆设备。摘要给出 Ti+C 添加与性能数据,但未给激光功率、扫描速度、送粉率等工艺参数,无法直接复现;对 HEA 涂层强韧化设计有参考价值。
存疑
- 缺工艺:激光熔覆参数未给
- 冲击韧性为材料级数据,涂层-基体界面结合性能未涉及
中文摘要
为提升无钴 AlCr₁.₇₅CuFeNi₂ 高熵合金(HEA)涂层的整体力学性能,通过激光熔覆并控制(Ti + C)添加量制备了原位 TiC 颗粒增强 AlCr₁.₇₅CuFeNi₂ HEA 复合涂层。通过实验表征与分子动力学(MD)模拟相结合,系统研究了 TiC 含量对涂层组织演变、硬度和冲击断裂行为的影响。结果表明,原位 TiC 颗粒显著细化枝晶组织,并促进枝晶间区域互连 BCC/B2 调幅结构的形成。平均晶粒尺寸从 29.3 μm 降至 12.9 μm,平均显微硬度从 384.3 HV1.0 升至 497.3 HV1.0。Charpy 冲击试验表明,过量的 TiC 颗粒因应力集中和界面脱粘而恶化冲击韧性,而适量的 TiC 含量保持相对较高的冲击能量吸收。MD 模拟表明,TiC 颗粒通过 Orowan 绕越机制阻碍位错运动、诱导位错塞积并促进裂纹偏转。此外,高密度 BCC/B2 调幅结构有效改变裂纹扩展路径,从而增强裂纹扩展抗力并产生渐进式断裂行为。实验与模拟结果的结合揭示了多尺度协同强化机制,包括微米尺度的晶粒细化强化、亚微米尺度均匀弥散的原位合成细 TiC 颗粒强化,以及能量耗散
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DOI: 10.1016/j.matchar.2026.117123