CrFeNi系多主元合金微观组织演化和力学性能研究
发布时间：2020-12-26 18:49
高熵合金又称多主元合金是近年来发展起来的一种新型合金。高熵合金具有四种核心效应,包括:高熵合金效应、迟滞扩散效应、晶格畸变效应和鸡尾酒效应。高熵合金的独特结构和优异性能,使其展现出在汽车、核能、航空航天等重要领域的巨大应用潜力。目前,高熵合金被广泛研究,尤其是面心立方结构高熵合金。这种合金通常具有良好的塑性和优异的低温断裂性能。但面心立方结构高熵合金通常具有较低的室温强度,极大地限制了其作为结构材料的应用和发展。此外,关于中熵合金的研究报道还相对较少,严重制约了新型多主元合金领域的拓展开发。鉴于此,本文主要开展了两方面工作:一方面,采用元素合金化的方法分别对CoCrFeNi和Al7Co24Cr21Fe24Ni24高熵合金进行强化;另一方面,分别采用元素合金化和轧制、退火处理两种方法对CrFeNi中熵合金进行强化,并系统地分析了其组织结构演化和强化机理。首先,制备了一系列具有不同Cr含量的(Al7Co24Cr21F...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
工程材料的发展简化史[20]
结构来提升高熵合金的综合性能，尤其是单相高熵合金。一方面，通过合金化和热处理工艺来优化单相高熵合金组织结构，而使合金的综合性能得到提高。比如，He等人[22]通过Al和Ti元素的微量掺杂以及轧制和热处理工艺，在CoCrFeNi高熵合金基体上析出纳米沉淀颗粒，从而强化合金，达到提高高熵合金综合性能的目的；Ming等人[9]通过Mo元素的掺杂及后续的轧制和退火处理，在CoCrFeNi基体上析出纳米相，达到塑性牺牲较孝强度提高较大的目的；Lei等人[28]通过在ZrTiHfNb高熵合金基体中掺杂氧原子，显著提高了合金的强度和延展性，如图1-2为ZrTiHfNb系高熵合金的微观组织和拉伸应力-应变曲线。图1-2（a）铸态高熵合金ZrTiHfNb(base)、(ZrTiHfNb)98O2(O-2)和(ZrTiHfNb)98N2(N-2)的微观组织图；（b）铸态高熵合金ZrTiHfNb(base)、(ZrTiHfNb)98O2(O-2)和(ZrTiHfNb)98N2(N-2)的拉伸应力-应变曲线[28]Fig.1-2(a)Microstructureoftheas-castZrTiHfNb(base),(ZrTiHfNb)98O2(O-2),and(ZrTiHfNb)98N2(N-2)HEAs;(b)Tensilestress-straincurvesoftheas-castZrTiHfNb(base),(ZrTiHfNb)98O2(O-2),and(ZrTiHfNb)98N2(N-2)HEAs[28]
燕山大学工学博士学位论文-4-另一方面，通过引入多尺度或异质结构来改善单相高熵合金的微观组织结构。如，Su等人[29]通过对Fe-Mn-Co-Cr-C高熵合金进行冷轧和后续的退火处理，引入多尺度结构，在维持合金原有塑性的前提下，显著提高合金的屈服强度；Fu等人[30]通过对Fe29Ni29Co28Cu7Ti7高熵合金进行轧制变形和再结晶退火处理，将合金中原始的粗大晶粒转变为异质结构，从而使合金的综合力学性能显著提高。这些研究成果极大地鼓舞了广大科研工作者的科研热情，同时也将高熵合金的研究推向了高潮。图1-3给出了从2004年到2019年7月期间，以高熵合金为主题发表的学术论文数量统计，数据来源于WebofScience数据库。从图中可以看出，高熵合金的研究领域蓬勃发展，尤其是近五年，发展更为显著，仅2019年上半年就有约885篇与高熵合金相关的学术论文报道。这表明高熵合金的研究在迅速发展，高熵合金的开发应用前景更加广阔。图1-32004年-2019年7月以高熵合金为主题发表的科技论文数量柱状统计图，数据来源于WebofScience数据库Fig.1-3Columnarstatisticalgraphofthenumberofscientificpaperspublishedonthesubjectofhigh-entropyalloysfrom2004toJuly,2019,datafromtheWebofSciencedatabase1.3高熵合金的制备方法高熵合金的制备方法与传统非晶合金的制备方法大致相同，主要包括：固态法、液态法和气态法[31]。如图1-4归纳了高熵合金的主要制备方法。固态法主要包括机械合金化法；液态法主要包括真空电弧熔炼法、真空感应熔炼法、激光重熔和激光
本文编号：2940270
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
工程材料的发展简化史[20]
结构来提升高熵合金的综合性能，尤其是单相高熵合金。一方面，通过合金化和热处理工艺来优化单相高熵合金组织结构，而使合金的综合性能得到提高。比如，He等人[22]通过Al和Ti元素的微量掺杂以及轧制和热处理工艺，在CoCrFeNi高熵合金基体上析出纳米沉淀颗粒，从而强化合金，达到提高高熵合金综合性能的目的；Ming等人[9]通过Mo元素的掺杂及后续的轧制和退火处理，在CoCrFeNi基体上析出纳米相，达到塑性牺牲较孝强度提高较大的目的；Lei等人[28]通过在ZrTiHfNb高熵合金基体中掺杂氧原子，显著提高了合金的强度和延展性，如图1-2为ZrTiHfNb系高熵合金的微观组织和拉伸应力-应变曲线。图1-2（a）铸态高熵合金ZrTiHfNb(base)、(ZrTiHfNb)98O2(O-2)和(ZrTiHfNb)98N2(N-2)的微观组织图；（b）铸态高熵合金ZrTiHfNb(base)、(ZrTiHfNb)98O2(O-2)和(ZrTiHfNb)98N2(N-2)的拉伸应力-应变曲线[28]Fig.1-2(a)Microstructureoftheas-castZrTiHfNb(base),(ZrTiHfNb)98O2(O-2),and(ZrTiHfNb)98N2(N-2)HEAs;(b)Tensilestress-straincurvesoftheas-castZrTiHfNb(base),(ZrTiHfNb)98O2(O-2),and(ZrTiHfNb)98N2(N-2)HEAs[28]
燕山大学工学博士学位论文-4-另一方面，通过引入多尺度或异质结构来改善单相高熵合金的微观组织结构。如，Su等人[29]通过对Fe-Mn-Co-Cr-C高熵合金进行冷轧和后续的退火处理，引入多尺度结构，在维持合金原有塑性的前提下，显著提高合金的屈服强度；Fu等人[30]通过对Fe29Ni29Co28Cu7Ti7高熵合金进行轧制变形和再结晶退火处理，将合金中原始的粗大晶粒转变为异质结构，从而使合金的综合力学性能显著提高。这些研究成果极大地鼓舞了广大科研工作者的科研热情，同时也将高熵合金的研究推向了高潮。图1-3给出了从2004年到2019年7月期间，以高熵合金为主题发表的学术论文数量统计，数据来源于WebofScience数据库。从图中可以看出，高熵合金的研究领域蓬勃发展，尤其是近五年，发展更为显著，仅2019年上半年就有约885篇与高熵合金相关的学术论文报道。这表明高熵合金的研究在迅速发展，高熵合金的开发应用前景更加广阔。图1-32004年-2019年7月以高熵合金为主题发表的科技论文数量柱状统计图，数据来源于WebofScience数据库Fig.1-3Columnarstatisticalgraphofthenumberofscientificpaperspublishedonthesubjectofhigh-entropyalloysfrom2004toJuly,2019,datafromtheWebofSciencedatabase1.3高熵合金的制备方法高熵合金的制备方法与传统非晶合金的制备方法大致相同，主要包括：固态法、液态法和气态法[31]。如图1-4归纳了高熵合金的主要制备方法。固态法主要包括机械合金化法；液态法主要包括真空电弧熔炼法、真空感应熔炼法、激光重熔和激光
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