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CrMnFeCoNiZr高熵合金热加工行为及有限元模拟

发布时间:2018-01-24 21:06

  本文关键词: CrMnFeCoNiZrx高熵合金 相形成 热加工图 本构模型 有限元模拟 出处:《西南交通大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:高熵合金概念的提出突破了传统合金基于一种或两种主元的设计理念,这种合金通常包含五种或五种以上的主元,且每种主元的摩尔百分数不会超过35%且不会低于5%。高熵合金的提出,为材料的设计和研发打开了一扇新的窗户。高熵合金经过合理的成分选择,能够同时具备耐腐蚀、高强度以及耐高温氧化等多种优异的性能。本文通过对CrMnFeCoNi高熵合金的研究发现,其HV硬度仅有157.62,高温(950~1100℃)不同应变速率(0.001~0.1s~(-1))条件下压缩,最大抗压缩强度不超过300MPa。为了改善其高温性能,在CrMnFeCoNi高熵合金中加入相对原子半径较大,电负性相对较负的Zr元素,形成结构简单的金属间化合物相,使其均匀分布于CrMnFeCoNi高熵合金形成的单一结构的FCC固溶体中。结果发现,CrMnFeCoNiZrx(x=0,0.5,1,2)高熵合金最高HV硬度为794.23,提高了 403.89%;高温(950~1100℃)不同应变速率(0.001~0.1s~(-1))抗压缩强度最高为690MPa,提高了 130%。研究了不同Zr含量的CrMnFeCoNiZrx(x=0,0.5,1,2)高熵合金的相形成规律,结果发现x=0时,相组成为单一结构的FCC固溶体相;x=0.5时,相组成为FCC固溶体相与FCC的ZrCo_2.9化合物相;x=1.0与2.0时,相组成均为FCC固溶体相与结构为P63的化合物相。根据动态材料模型(DMM)理论,建立了 CrMnFeCoNiZrx(x=0,0.5)高熵合金从真应变0.3到0.6所对应的热加工图。CrMnFeCoNi高熵合金在当前实验条件(950~1100℃,0.001~0.1s~(-1))下,没有出现热加工失稳区,但最适合热加工的区域范围比较小,仅为应变率10-1.3~10-1.0所对应的温度1050~1070℃。CrMnFeCoNiZr_0.5高熵合金在当前实验条件下最优热加工参数范围为温度1020~1090℃对应于应变率10-3~10-2.3。根据不同温度与应变率下的Gleeble等温热压缩曲线,在Arrhenius双曲正弦模型的基础上,建立了 CrMnFeCoNiZrx(x=0,0.5)高熵合金本构模型,相关系数R分别为0.99908和0.99927,平均绝对相对误差AARE分别为2.9945%和2.8817%。结合建立的CrMnFeCoNiZr0.5高熵合金本构方程与热加工图,对最适合热加工的工艺参数进行涡轮盘热成型有限元数值模拟,得出涡轮盘热成型过程中最适合热加工的变形速率为0.002s-1,对应的温度为1080℃。
[Abstract]:The concept of high-entropy alloys breaks through the traditional design concept of one or two principal components, which usually contain five or more principal components. And the mole percentage of each principal component is no more than 35% and no less than 5. The high entropy alloy has opened a new window for the design and development of materials. It has many excellent properties, such as corrosion resistance, high strength and high temperature oxidation resistance. In this paper, it is found that the hardness of CrMnFeCoNi alloy is only 157.62. The maximum compressive strength is not more than 300MPa under the conditions of high temperature (950 ~ 1100 鈩,

本文编号:1461017

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