氮气和氦气对冷喷硅合金镀层微观结构和各向异性力学性能的影响

由于不理想的晶粒生长、孔隙率和热梯度，基于熔融增材制造技术生产的铝合金（Al）显示出有限的强度。为了解决这些局限性，我们使用固态冷喷（CS）沉积技术制造了厚度为 5 毫米的 Scalmalloy（Al-Mg4.6-Sc0.72-Zr0.3 wt%）沉积物，并使用了氦气和氮气。这些沉积物的微观结构显示，在溅射内部和喷射区域分别存在粗粒和细粒的双峰分布，氦沉积物的塑性变形程度较高。这些双峰晶粒导致喷射区的纳米硬度达到 1.2 GPa，比内部高出 20%。这些微结构特征的累积效应导致氦沉积物的显微硬度达到 149 HV，是氮沉积物的 1.1 倍。根据基于轮廓仪的压痕塑性测量法（PIP）估算，氦沉积物的硬度增加可转化为 383 兆帕的屈服强度和 487 兆帕的极限强度，分别是 N2 沉积物的 1.17 倍和 1.08 倍。在各层中，基于轮廓仪的压痕塑性测量法捕捉到了在垂直于构建平面的堆积差异，在 He 沉积层中为 2 μm，而在 N2 沉积层中为 3 μm，这是平面内各向异性的一种表现。这项研究加深了人们对高强度斯卡玛洛伊 CS 沉积物的微观结构及其与所观察到的机械性能、变形行为和各向异性响应之间关系的理解。

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关键词：斯卡莫洛合金，高强度铝合金，冷喷涂，CSAM，载气压痕塑性测量，各向异性

原文发表于《材料研究与技术期刊》（第 30 卷，2024 年 5-6 月，第 1341-1353 页）
作者：Anil Lama、R. Sarvesha、Denny John、Tanaji Paul、Abhijith Sukumaran、Arvind Agarwal