锻造和乳制对CoCrFeNiMn五元高熵合金组织结构和力学性能的影响

发布时间：2017-03-30 16:22

  本文关键词：锻造和乳制对CoCrFeNiMn五元高熵合金组织结构和力学性能的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高熵合金作为一种新型合金,突破了传统合金以一种或者两种元素为基的成分设计,以5种以上元素混合制成,其中每种元素原子百分比都在5%到35%之间。由于其本身特有的高熵效应,此类合金可形成简单的FCC或BCC结构,从而拥有很多传统合金不具备的良好性能,随着高熵合金研究的日趋成熟,将会有越来越多的高熵合金有望进入工业化生产从而得到应用。本实验选用Co、 Cr、Fe、Ni、Mn五种元素按照20：26：20：14：20的原子比配比,制备出了以FCC为主要结构的高熵合金,并对其结构和性能进行详细的研究；通过固溶、热锻造、轧制等工艺改变合金内部微观组织性能,并进一步研究各种工艺条件对合金的组织和力学性能的影响。CoCrFeNiMn合金通过电弧熔炼小锭,然后再用感应熔炼制成大锭。经过热锻造加工和室温冷轧,轧制后变形量为40%,腐蚀溶液为酒精稀释的王水,之后采用XRD、SEM等分析方法分析铸态、锻造态和轧制态三种不同状态的合金金相结构和组织形貌,并进行了拉伸试验、显微硬度等不同机械性能的分析测试,研究结果表明：1.CoCrFeNiMn高熵合金的相结构不仅具有面心立方的固溶体基本结构,还有少量针状的第二相,该相组成为Cr2Mn,该相在合金中稳定存在。2.铸态时的高熵合金呈现较好的强度和塑性。在低温条件下断裂强度随着温度的降低而升高,常温时合金的断裂强度为403MPa,而在-196℃时候断裂强倍达到867MPa；高温条件下随着温度的升高材料的强度和韧性都下降,从断口处可以看出,材料的断裂形式发生了变化：材料在拉伸的过程中发生不同程度的韧性断裂。低温下拉伸性能较好,700℃和800℃时韧窝变非常浅,延伸率明显下降。3.变形前后合金均为面心立方固溶体结构,材料并没有发生相转变。铸态合金为典型的树枝晶组织特征,冷变形后合金组织晶粒和枝晶间距离都变小,有助于材料强度的提高。4.室温状态下CoCrFeNiMn五元高熵合金具体性能：铸态显微硬度190HV,断裂强度403Mpa,伸长率为65%；锻造后显微硬度211HV,断裂强度563MPa,延伸率为55%；轧制后合金的显微硬度345HV比铸态提高81.3%,断裂强度达到了1060MPa,相比铸态提高163.1%,此时发生了脆性断裂。
【关键词】：高熵合金 轧制 热锻 力学性能
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139;TG316;TG335
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-26
• 1.1 多组元高熵合金的研究背景9-10
• 1.2 高熵合金的概念10-14
• 1.2.1 高熵合金理论10-11
• 1.2.2 高熵合金的四大效应11-14
• 1.3 高熵合金的组织结构和性能特点14-16
• 1.3.1 高熵合金的组织结构14
• 1.3.2 高熵合金的性能特点14-16
• 1.4 高熵合金的研究现状16-24
• 1.4.1 热锻16-17
• 1.4.2 轧制17-18
• 1.4.3 高熵合金变形相关的研究现状18-24
• 1.5 本课题研究的目的、意义研究及研究内容24-26
• 2 实验方法26-34
• 2.1 成分设计和方案选定26-28
• 2.1.1 实验成分的设计26-27
• 2.1.2 实验方案的选定27-28
• 2.2 实验材料的制备28-29
• 2.2.1 材料的准备28
• 2.2.2 高熵合金的熔炼28-29
• 2.3 热锻处理29-30
• 2.4 轧制处理30
• 2.5 显微结构分析30-31
• 2.5.1 金相分析30-31
• 2.5.2 SEM扫描以及EDS能谱分析31
• 2.5.3 XRD衍射分析31
• 2.6 机械性能性能分析31-34
• 2.6.1 显微硬度的测定31-32
• 2.6.2 拉伸实验32-34
• 3 CoCrFeNiMn五元高熵合金组织结构和力学性能34-43
• 3.1 CoCr_(1.3)FeNi_(0.7)Mn基高熵合金的组织结构和性能34-37
• 3.1.1 CoCr_(1.3)FeNi_(0.7)Mn高熵合金晶体结构34-35
• 3.1.2 CoCr_(1.3)FeNi_(0.7)Mn高熵合金微观组织形态35-37
• 3.2 CoCr_(1.3)FeNi_(0.7)Mn高熵合金机械性能分析37-42
• 3.3 本章小结42-43
• 4 锻造和轧制对CoCrFeNiMn高熵合金组织结构和力学性能的影响43-49
• 4.1 热锻对CoCr_(1.3)FeNi_(0.7)Mn高熵合金组织性能的影响43-44
• 4.1.1 热锻后CoCr_(1.3)FeNi_(0.7)Mn五元高熵合金的晶体结构和微观组织43-44
• 4.1.2 热锻对CoCr_(1.3)FeNi_(0.7)Mn高熵合金力学性能的影响44
• 4.2 轧制对CoCr_(1.3)FeNi_(0.7)Mn高熵合金组织性能的影响44-47
• 4.2.1 轧制后CoCr_(1.3)FeNi_(0.7)Mn五元高熵合金的晶体结构和微观组织45-46
• 4.2.2 轧制对CoCr_(1.3)FeNi_(0.7)Mn高熵合金力学性能的影响46-47
• 4.3 本章小结47-49
• 结论49-50
• 参考文献50-53
• 致谢53-55

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