CoCrFeNi系面心立方高熵合金的低温变形机制及锯齿流变行为
发布时间：2020-07-06 22:55
【摘要】：高熵合金因其高强度、高韧性、高耐磨性、宽温域服役、良好的疲劳性能和磁性性能等诸多优异的特点,引起了广大研究人员的注意。针对面心立方高熵合金强度较低的特点,近十几年,研究人员开展了广泛的强韧化研究。然而,面心立方高熵合金低温变形机制研究并不完整,这极大限制了其在低温结构材料领域的应用前景。本文系统研究了 CoCrFeNi系面心立方高熵合金的低温变形机制,尤其是超低温环境的服役行为。研究发现,面心立方高熵合金从室温至液氦温区,变形机制经历了从位错滑移为主、位错和孪晶的共同作用到孪晶变形为主的转变;4.2 K时,面心立方基体中每隔一层的{111}面发生肖克莱部分位错的滑移形成了 HCP相。孪晶为主的变形机制和相变的产生,使面心立方高熵合金在极低温环境具备优异的综合力学性能;其锻态样品在4.2 K时的拉伸强度为1260 MPa,延伸率为61%。另外,本文通过轧制工艺对CoCrFeNiMn面心立方高熵合金进行了强化研究。结果显示低温轧制后,面心立方高熵合金的低温拉伸强度提高至2.25 GPa,超过传统金属材料低温性能的极限,展现了高熵合金在深空探测、低温超导及气体工业等领域的应用潜力。面心立方高熵合金较低的弹性各向异性和剪切各向异性,以及混合型位错的变形特点可能是其高强度的根本原因。低温轧制产生的高密度位错抑制了孪晶的产生,使其在超低温环境下的主导变形机制由孪晶转变为位错运动,进而导致塑性明显降低。除此之外,本文发现面心立方高熵合金在4.2 K和20 K拉伸时出现了明显的锯齿流变行为,这是由孪晶主导的变形机制和相变的共同作用导致的。本文通过分形维数和相空间重建等数学分析方法,建立了用于表征锯齿特征的自洽模型。研究发现本文中锯齿行为的最大李雅普诺夫指数为正值,说明在超低温环境拉伸时,CoCrFeNi面心立方高熵合金的锯齿特征为不稳定状态,这与FCC-HCP相转变密切相关。这对深入理解高熵合金的变形机制,建立微观机制与宏观性能的关联,进而指导高性能高熵合金的设计具有重要意义。
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139
【图文】：
的中子衍射图谱（波长为１．５４0１埃）［１８】逡逑除此之外，大连理工大学的卢一平等人［１９］创新性地设计出了共晶成分的逡逑高熵合金，其具有优异的高温拉伸性能，如图２－３。这解决了高熵合金在铸逡逑造方面的工程问题，拓展了高熵合金在超大铸件领域的工程应用前景。与此逡逑＇逦同时，中南大学刘彬等人通过粉末热挤压的方法成功制备出具有优异力学逡逑性能的ＣｏＣｒＦｅＮｉ高熵合金棒材。如图２－４，其室温拉伸强度超过７００邋ＭＰａ，逡逑同时延伸率达到５６％，展现了粉末热挤压工艺在大尺寸高性能高熵合金方面逡逑的应用潜力。逡逑８００邋？邋逦邋６００邋＊Ｃ逡逑逦７００邋＊Ｃ逡逑２邋６00－逡逑么：、？，，－．、，城ｖ逦＾一ｒ；一＂＾＾￣ｔ0—￣ｌ逡逑Ｔｒｕｅ邋ｓｔｒａｉｎ／％逡逑图２－邋３邋ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｂ共晶离熵合金的微观形貌和力学性能ｉ｜９＞逡逑ａ，共晶离熵合金的金相组织；ｂ，共晶离熵合金的离温拉伸性能。逡逑－４邋－逡逑
２０逦４０逦６０逦８０邋１００邋１２０邋１４０邋１６０逡逑２０邋（ｄｅｇｒｅｅｓ）逡逑图２－２铸态Ｎｂ２ＳＭｏ２ＳＴａ２ＳＷ２Ｓｆｔ供合金和退火后（１４００１Ｃ保n保剐∈保╁义系闹凶友苌渫计祝úǔの保担
本文编号：2744256
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139
【图文】：
的中子衍射图谱（波长为１．５４0１埃）［１８】逡逑除此之外，大连理工大学的卢一平等人［１９］创新性地设计出了共晶成分的逡逑高熵合金，其具有优异的高温拉伸性能，如图２－３。这解决了高熵合金在铸逡逑造方面的工程问题，拓展了高熵合金在超大铸件领域的工程应用前景。与此逡逑＇逦同时，中南大学刘彬等人通过粉末热挤压的方法成功制备出具有优异力学逡逑性能的ＣｏＣｒＦｅＮｉ高熵合金棒材。如图２－４，其室温拉伸强度超过７００邋ＭＰａ，逡逑同时延伸率达到５６％，展现了粉末热挤压工艺在大尺寸高性能高熵合金方面逡逑的应用潜力。逡逑８００邋？邋逦邋６００邋＊Ｃ逡逑逦７００邋＊Ｃ逡逑２邋６00－逡逑么：、？，，－．、，城ｖ逦＾一ｒ；一＂＾＾￣ｔ0—￣ｌ逡逑Ｔｒｕｅ邋ｓｔｒａｉｎ／％逡逑图２－邋３邋ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｂ共晶离熵合金的微观形貌和力学性能ｉ｜９＞逡逑ａ，共晶离熵合金的金相组织；ｂ，共晶离熵合金的离温拉伸性能。逡逑－４邋－逡逑
２０逦４０逦６０逦８０邋１００邋１２０邋１４０邋１６０逡逑２０邋（ｄｅｇｒｅｅｓ）逡逑图２－２铸态Ｎｂ２ＳＭｏ２ＳＴａ２ＳＷ２Ｓｆｔ供合金和退火后（１４００１Ｃ保n保剐∈保╁义系闹凶友苌渫计祝úǔの保担
本文编号：2744256
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