Laser powder bed fusion of CoCuFeMnNiTi_2.5 high entropy alloy.

High entropy alloys (HEAs) have five or more principal elements with four core effects: high entropy, sluggish diffusion, severe lattice distortion, and cocktail effects. These core effects play an important role in determining their unique microstructures and their interesting properties. HEAs are considered as the next generation for many potential industrial applications. However, the fabrication process of HEAs through conventional manufacturing techniques suffers from detrimental drawbacks due to the intrinsic requirements of HEAs. For example, some HEAs need high cooling rates to suppress the precipitation of undesired intermetallic phases from the solid solution phase. On the other hand, additive manufacturing (AM) may allow to produce complex HEAs finely tailor their microstructures. Considering the recent growing interest in AM of HEAs, the present thesis aims to study the microstructure and mechanical behaviours of CoCuFeMnNiTi_2,5 alloy manufactured by laser powder bed fusion (LPBF). A promising strength-ductility combination may be obtained thanks to the inherent metastability of the single FCC phase formed by CoCuFeMnNiTi_2,5 alloy, which can be decomposed by spinodal decomposition into a maze-like structure through ageing. Thus, post- process heat treatments were also implemented to study the effect of spinodal decomposition and precipitation processes on the microstructure and the mechanical properties. Moreover, hot isostatic pressing (HIP) process was carried out on the as-built alloy to improve its density and understand the effect of HIP on the microstructure and the mechanical properties of LPBFed-CoCuFeMnNiTi_2.5 alloy.

Le leghe ad alta entropia (HEA) sono costituite da cinque o più elementi principali e sono caratterizzate da quattro effetti fondamentali: alta entropia, diffusione lenta, grave distorsione reticolare ed effetto cocktail. Questi effetti giocano un ruolo importante nelle loro microstrutture uniche e nelle loro eccezionali proprietà. Gli HEA sono considerati la nuova generazione per molte potenziali applicazioni industriali. Tuttavia, i processi di fabbricazione tramite tecniche di produzione convenzionali soffre di svantaggi dannosi a causa dei requisiti intrinseci degli HEA. D'altra parte, la fabbricazione additiva (AM) ha dimostrato di poter produrre HEA geometrici complessi con la possibilità di personalizzarne le microstrutture. Considerando il crescente interesse per l'AM degli HEA, questa tesi si propone di studiare la microstruttura e i comportamenti meccanici della lega CoCuFeMnNiTi 2,5 prodotta mediante fusione laser a letto di polvere (LPBF) per combinare la microstruttura unica dell'LPBF, che si distingue perun rapporto ottimale tra resistenza e duttilità, e l'intrinseca metastabilità della singola fase FCC formata dalla lega CoCuFeMnNiTi_2,5, che può essere decomposta tramite decomposizione spinodale in una struttura a labirinto attraverso l'invecchiamento. Pertanto, sono stati condotti trattamenti post-calorici per studiare l'effetto della decomposizione spinodale e dei processi di precipitazione sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche. Diverse tecniche di caratterizzazione hanno permesso di comprendere la decomposizione della soluzione solida metastabile supersatura della lega trattata con LPBF. È emerso che un rafforzamento di questa lega, dopo i diversi trattamenti termici, è stato ottenuto grazie alla decomposizione spinodale e al processo di precipitazione. Inoltre, un processo di pressatura isostatica a caldo (HIP) è stato effettuato sulla lega così come costruita per migliorare la densità e comprendere l'effetto dell'HIP sulla microstruttura e sulle proprietà meccaniche della lega LPBFed-CoCuFeMnNiTi_2,5.