纳米共格析出相对面心立方结构高熵合金的拉伸性能的影响

发布时间：2020-07-24 03:48

【摘要】：高熵合金作为一种全新的金属材料设计理念,自问世以来得到了研究人员的广泛关注。由于具有多种主要组成元素,高熵合金通常呈现出由混合熵放大效应所导致的以简单无序固溶体为主的微观结构,还可能具有点阵畸变、扩散延迟性等特殊性质,并且在元素成分、微观结构以及材料性能三个维度上都具有很大的可能性空间。近年来,研究人员发现FCC结构的3d过渡金属高熵合金在一个很宽的温度范围内都呈现出优异的韧性和塑性,从而在结构材料的应用领域内具有很大的发展潜力,但是其强度相比传统金属材料尚不具备优势,需要进行针对性的优化和探索。本文设计并制备了一种全新的高熵合金Al_(0.2)CrFeCoNi_2Cu_(0.2),并利用机械热处理得到了单相FCC结构以及FCC基体+弥散纳米级L1_2-(Ni,Cu)_3Al析出相结构的不同合金样品,并对其在室温和低温下的拉伸性能以及塑性变形机制进行了表征和分析。本文发现,弥散纳米共格析出相可以对合金产生出色的强化效果。通过位错切过机制,析出相可以促进合金形成以位错面滑移为主的塑性变形机制,同时造成平行位错滑移带的不断形成和动态细化,使得合金的屈服强度和加工硬化能力同时得到大幅提高。另外本文发现,当温度从室温降到低温时,由于层错能降低,单相FCC固溶体结构的合金样品在拉伸过程中形成了大量的纳米形变孪晶,导致其加工硬化能力和抗断裂能力得到了大幅提高。而具有FCC基体+弥散共格析出相结构的合金样品在低温下的形变机制仍旧以位错的面滑移为主,这主要是由于其基体中的Al元素被富集到析出相中导致基体的点阵畸变降低而层错能提高,从而抑制了形变孪晶的出现。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139
【图文】：

真空电弧炉,合金熔炼,电弧熔炼,钨电极

第二章材料制备与表征方法料制备方法本文的研究对象是成分为 Al0.2CrFeCoNi2Cu0.2（原子比例）的高熵合金合金）。合金样品的制备方法如下：原材料处理将纯度不低于 99.98%的 Al、Cr、Fe、Co、Ni、Cu 六种元素的单质纯入无水乙醇中进行超声波震荡清洗，去除颗粒表面的残留杂质，然后照合金成分的名义原子比例计算得到的质量比例，在精度为 0.001 g 上精确称取每种原材料（误差控制在 0.5 %以内），然后置于密封袋中。真空电弧熔炼

铸锭,薄板

上海交通大学硕士学位论文铜坩埚底部，熔点较高的则放置于顶部，这样可以避和挥发。合金的熔体依靠自身重力进入 10 cm ×2 cm到重量约为 150 g 的铸锭（如图 2-1 所示）。为了保证需将合金反复熔炼五次以上。理锭内部的枝晶结构，保证元素分布和微观结构的均匀放置于真空管式炉内，在高纯氩气保护气氛中，加热行均匀化处理。工刨床对均匀化后的铸锭进行机加工，去除其表面的氧）并使其表面平整，再用线切割将铸锭加工成厚度为

测试样品,拉伸性能,铸锭,尺寸

以上进行均匀化处理。械冷加工用机械刨床对均匀化后的铸锭进行机加工，去除其表面的氧化层（时形成）并使其表面平整，再用线切割将铸锭加工成厚度为 10 mm料。图 2-2 铸锭冷轧后得到的薄板Fig.2-2 The photograph of alloy sheet obtained by cold rolling

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