CrFeNi（CuCo,MnAl）系高熵合金的组织结构与力学性能研究
发布时间：2021-01-27 15:38
多组元高熵合金是近些年来金属材料领域的重大发现之一。与传统金属材料单一主元的设计理念不同,高熵合金通常包含至少四种比例相近的合金元素。多种组元的集体效应体现在高熵效应、迟缓扩散效应、较大的晶格畸变以及鸡尾酒效应上。高熵合金往往具有新颖的结构和优异的性能,已经在汽车、船舶、核能、电子、以及航空航天等关键领域受到了广泛的关注。目前,立方结构高熵合金是研究最多的合金体系,但仍有很多问题亟待解决。首先,文献中多以单相面心立方（FCC）结构合金为基体进行组织调控和性能研究,关于双相FCC结构高熵合金的研究却少有报道;其次,体心立方（BCC）结构高熵合金通常具有很高的强度和较差的塑性,这大大限制了该类合金的应用。关于提高BCC结构高熵合金室温塑性的研究仍十分匮乏。本文以CrFeNi系多组元合金为基础,从不同角度对FCC结构和BCC结构高熵合金的组织结构和力学性能进行了调控。本文以双相FCC结构高熵合金CrFeNiCuCo为基体合金展开研究。首先,系统地研究了Gd元素在CrFeNiCuCo合金中的合金化作用,发现Gd元素的添加导致CrFeNiCuCo合金由双相FCC结构变为六方（HS）相（CaCu<...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
合金化学复杂性随时间的上升趋势图（IMs：金属间化合物或金属化合物）
熵合金至少含有四种主要元素，且每种元素的原子百分比相等或近似相等，该类合金没有溶质与溶剂之分[1]。现有的物理冶金原理和相图表明这类多主元合金可能会产生许多复杂相和金属间化合物，从而降低该类合金的实用价值[26]。但是，大量的实验结果表明，这些合金中较高的混合熵增强了简单结构固溶相的形成，如面心立方（FCC），体心立方（BCC）结构和密排六方（HCP）结构[2, 27]。从那时起，新的合金设计策略开启了一个巨大的，未开发的多组元合金领域。高熵合金的设计理念取得了很大的成功。许多具有优异性能的高熵合金在很多领域得到了开发和应用，例如，高强度和高硬度[2]，高耐磨性[28]，优异的高温强度和热稳定性[29]，优异的低温强韧性[30]等。目前，关于高熵合金的文章已发表了数千篇之多。然而，我们对高熵合金的研究和理解只是冰山一角，更多未知还需要我们探索。高熵合金独特的结构使其具有很大的应用潜力，随着不断的深入研究，高熵合金必将具有广阔的应用前景。1.3 高熵合金的制备方法
主要包括机械合金化和随后的固化过程。第二种途径是液相混合，熔炼、电阻熔炼、高频感应熔炼、激光重熔、激光熔覆和激光近净成形（LE第三种途径是气相混合，包括磁控溅射沉积、脉冲激光沉积（PLD）、原子ALD）、分子束外延生长（MBE）和气相沉积等。下面对高熵合金的几种常用的制备方法进行简介。1 机械合金化法机械合金化是通过高能球磨工艺使粉末经受反复的变形、冷焊、破碎，而化粉末的一种粉末制备技术。图 1-3 给出了两种常见的球磨机示意图[32]。材料都可以通过这种方法生产，包括韧性金属合金、脆性金属间化合物和等。机械合金化通常在室温或低于室温的温度下进行，避免了熔炼和铸造产生的元素挥发。因此，它可以合成具有不同熔点或蒸汽压组元的合金，凝固加工是很困难的。经过研磨得到的材料通常是细晶或纳米晶材料，机是制备纳米晶材料的重要途径之一。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高熵合金材料研究进展（英文）[J]. 张蔚冉,Peter K.Liaw,张勇. Science China Materials. 2018(01)
[2]Mg-2Zn-0.5Y镁合金半固态等温处理过程中的微观组织演变（英文）[J]. 刘伟,杨豆豆,权高峰,张英波,姚丹丹. 稀有金属材料与工程. 2016(08)
[3]稀土元素Gd、Nd对AZ80镁合金组织和力学性能的影响[J]. 朱琼,房灿峰,李乃朴,孟令刚,王宇,吴友芳,张兴国. 稀有金属材料与工程. 2013(04)
本文编号：3003298
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
合金化学复杂性随时间的上升趋势图（IMs：金属间化合物或金属化合物）
熵合金至少含有四种主要元素，且每种元素的原子百分比相等或近似相等，该类合金没有溶质与溶剂之分[1]。现有的物理冶金原理和相图表明这类多主元合金可能会产生许多复杂相和金属间化合物，从而降低该类合金的实用价值[26]。但是，大量的实验结果表明，这些合金中较高的混合熵增强了简单结构固溶相的形成，如面心立方（FCC），体心立方（BCC）结构和密排六方（HCP）结构[2, 27]。从那时起，新的合金设计策略开启了一个巨大的，未开发的多组元合金领域。高熵合金的设计理念取得了很大的成功。许多具有优异性能的高熵合金在很多领域得到了开发和应用，例如，高强度和高硬度[2]，高耐磨性[28]，优异的高温强度和热稳定性[29]，优异的低温强韧性[30]等。目前，关于高熵合金的文章已发表了数千篇之多。然而，我们对高熵合金的研究和理解只是冰山一角，更多未知还需要我们探索。高熵合金独特的结构使其具有很大的应用潜力，随着不断的深入研究，高熵合金必将具有广阔的应用前景。1.3 高熵合金的制备方法
主要包括机械合金化和随后的固化过程。第二种途径是液相混合，熔炼、电阻熔炼、高频感应熔炼、激光重熔、激光熔覆和激光近净成形（LE第三种途径是气相混合，包括磁控溅射沉积、脉冲激光沉积（PLD）、原子ALD）、分子束外延生长（MBE）和气相沉积等。下面对高熵合金的几种常用的制备方法进行简介。1 机械合金化法机械合金化是通过高能球磨工艺使粉末经受反复的变形、冷焊、破碎，而化粉末的一种粉末制备技术。图 1-3 给出了两种常见的球磨机示意图[32]。材料都可以通过这种方法生产，包括韧性金属合金、脆性金属间化合物和等。机械合金化通常在室温或低于室温的温度下进行，避免了熔炼和铸造产生的元素挥发。因此，它可以合成具有不同熔点或蒸汽压组元的合金，凝固加工是很困难的。经过研磨得到的材料通常是细晶或纳米晶材料，机是制备纳米晶材料的重要途径之一。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高熵合金材料研究进展（英文）[J]. 张蔚冉,Peter K.Liaw,张勇. Science China Materials. 2018(01)
[2]Mg-2Zn-0.5Y镁合金半固态等温处理过程中的微观组织演变（英文）[J]. 刘伟,杨豆豆,权高峰,张英波,姚丹丹. 稀有金属材料与工程. 2016(08)
[3]稀土元素Gd、Nd对AZ80镁合金组织和力学性能的影响[J]. 朱琼,房灿峰,李乃朴,孟令刚,王宇,吴友芳,张兴国. 稀有金属材料与工程. 2013(04)
本文编号：3003298
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