高熵合金微观变形机理

发布时间：2020-07-26 14:27

【摘要】：本文以三种典型的高熵合金,FeCoNiCrAl0.1、NbHfZrTi和Ta0.5HfZrTi高熵合金作为研究对象,通过原位透射电镜(TEM)拉伸研究了高熵合金中位错滑移、孪生、相变这三种典型变形机理,取得如下结论:一、以FeCoNiCrAl0.1为代表的面心立方(FCC)高熵合金内的位错常以阵列形式存在,滑移时往往集中在同一个滑移面,内部裂纹常常沿滑移面扩展;以NbHfZrTi为代表的体心立方(BCC)高熵合金内的位错排列零乱,滑移时往往在同一方向的不同滑移面内运动。其他微结构会对位错滑移产生影响,晶界会阻碍位错滑移,共轭滑移面既能阻碍位错滑移又能为位错提供新的滑移路径。二、不同变形阶段FeCoNiCrAl0.1高熵合金的变形机制不同。变形机制在低变形量时以位错滑移为主,在中变形量时开始出现层错,并逐渐占据主导作用,在高变形量时则伴随大量孪晶。高熵合金内的孪晶常形成于共轭滑移面,且孪晶界上往往有原子台阶。孪生过程为:全位错在主滑移面上通过交滑移进入共轭滑移面并发生分解,产生一个弗兰克不全位错和一个肖克莱不全位错。全位错连续交滑移使肖克莱不全位错能够逐层形成并滑移,从而在共轭面滑移上形成孪晶。三、亚稳态Ta0.5HfZrTi高熵合金在应力-应变诱导下能够同时发生BCC→FCC和BCC→密排六方(HCP)的两种相变。此外样品厚度小于临界值也会诱导该合金发生BCC→→FCC相变,相变产生的层片状FCC相贯穿试样的厚度方向。Ta0.5HfZrTi高熵合金内三种相之间存在多种位向关系,其中BCC相与FCC相之间常见为西山关系,即(110)BCC//(11(?))FCC,[001]BCC//[011]FCC;BCC 相与 HCP 相之间常见为 Pistch-Schrader 关系,即(110)BCC//(0002)HCP,[001]BCC//[(?)]HCP。BCC相和HCP相的相界面通常存在5-8原子层厚度的过渡区。研究高熵合金微观变形机理有利于深化对高熵合金的理解。本文在新材料、新方法、新技术层面上得到高熵合金微观变形机理的新认知。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139
【图文】：

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固时形成的相数／？＞？＋１。然而令人吃惊的是高熵合金往往会形成固溶体相，而非逡逑金属间化合物［１２］。Ｙｅｈ等［１（）］认为这种特殊的现象在很大程度上应归因于高混合熵逡逑的作用。如图１．３所示，当合金由两种元素等原子比混合时，其合金熔体的混合逡逑熵为０．６９／？，其中是摩尔气体常数。而「】丨五种元素组成的等原ｆ比的合金熔体逡逑的混合熵已经可以达到１．６１７？，而传统合金的熔化熵为１／？左右［Ｂ｜。可以看出，逡逑高熵合金的混介熵要明显高于传统合金。根据最大熵俏定律｜Ｍ｜，岛混合熵倾向逡逑于稳定高熵相，如固溶体相，而金ＭＮ化合物通常是有序相，结构熵低，往往受逡逑到抑制。逡逑３．０逡逑２．５邋－逡逑Ｈｉｇｈ逦＾００ｔ０ｔ００＞＾ｔ０００＾逡逑ｅｎｔｒｏｐｙ逡逑２．０逦－逡逑＾逦１．５－逦Ｍｅｄ，ｕｍ逦，６，Ｒ逡逑＾逦ｅｎｌｒｏｐｖ／＾逡逑＾逦１．０－逦，逡逑７＾－逦邋０６９Ｒ逡逑０５邋ｅｎｔｒｏｐ＼＾逡逑０．０逦？邋Ｔ邋ａ邋１１邋？邋ｉ邋邋ｉ１１１１邋ｔ＂Ｍ邋？邋ｉ邋？邋ｉ邋？邋ｉ邋＊邋ｉ邋？邋ｒＭ

Ｙｅｈ等［１７］用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）研宄多生元ＣｕＮｉＡｌＣｏＣｒＦｅＳｉ高熵合金，发现逡逑ＸＲＤ峰强度异常偏低。通过分析比较一系列从单元素金属到七元素合金的ＸＲＤ逡逑峰强度，得出严重的晶格畸变是造成高熵合金ＸＲＤ峰强度降低的原因，如图１．５逡逑所示。高熵合金中，晶格中原子平面的粗糙度越大，Ｘ射线的漫散射越严重。逡逑４逡逑

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本文编号：2770880