Co-Cr-Fe-Mn-Ni高熵合金的梯度纳米结构构筑及其力学性能研究
发布时间：2021-08-13 20:10
传统的金属材料往往是以一两种元素作为合金基体,添加其他少量元素,制备出均匀的块体材料。本论文在合金体系设计和材料结构构筑方法上另辟蹊径,选择等原子比的Co-Cr-Fe-Mn-Ni高熵合金作为研究对象,表面机械碾压处理（SMGT）制备出具有表层梯度纳米晶的块体材料。高熵合金的高熵效应,梯度材料晶粒结构在空间中的不均匀分布使其具备了不同于传统单主元均匀块体材料的独特性能。采用SMGT的方法,在Co-Cr-Fe-Mn-Ni高熵合金上首次实现了梯度纳米结构构筑。通过调控SMGT的加工道次,制备出晶粒尺寸从16nm到12μm连续变化的变形层,与芯部未变形的均匀块体粗晶材料共同构成了梯度材料。随着加工道次的增加,梯度材料可获得更深的变形层。通过对梯度材料不同深度处微观结构的解析,可将梯度材料的变形层分为位错控制的粗晶区域,机械孪晶控制的细晶区域,超细晶层状结构区域,纳米层状结构区域以及等轴纳米晶区域。研究梯度材料的晶粒细化机制,包括低应变下的位错滑移诱导晶粒细化,高应变下的机械孪晶诱导层状结构的形成,层状结构的二维减薄,二次孪生使层状结构破碎成等轴纳米晶。研究不同温度退火对均匀粗晶Co-Cr-Fe...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于混合熵的合金体系分类[18]
Wei Ji等人通过高能球磨+放电等离子烧结制备出 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 高。经过 60 个小时的球磨，Co-Cr-Fe-Mn-Ni 粉末的晶粒尺寸细化到 10nm，,BCC 两种相结构，但是通过放电等离子烧结制成的块体 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 有单相的 FCC 结构，块体材料的抗压强度为 1987MPa，维氏硬度为 646HV]等人同样采用高能球磨+放电等离子烧结的方法制备了晶粒尺寸 300nm ，极限抗拉强度为 1040MPa，延伸率 6.8%。Shuch[24]等人通过大塑性变形的方式制备出晶粒尺寸 50nm 的 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 高熵合金块体材料，抗拉 1950MPa，维氏硬度为 520HV。Shahmir[25]，Shuch[24]等人系统研究了经形和再结晶退火处理后的纳米晶 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 高熵合金的组织结构和变化，研究发现，由于形成新的析出相，纳米晶Co-Cr-Fe-Mn-Ni高熵合金在度下硬度增加到峰值 630HV。由于沉淀溶解，900℃温度下退火后硬度降-700℃的温度区间形成脆性相，为避免脆性相生成，晶粒长大等因素对不利影响，将退火温度控制在 800℃下退火十分钟能获得最佳的强度塑性强度和延伸率分别为 830MPa 和 65％。
维纳米材料 (如纳米针、纳米线等) 、三维空间只有一个维度上的几何尺寸度的二维纳米材料 (如纳米薄膜、超晶格等) 、由纳米量级的颗粒为主体构纳米材料 (如纳米陶瓷、纳米玻璃等)。相对于传统的晶粒尺寸微米级别的，纳米结构材料晶界所占材料整体的体积分数更高，因此纳米结构材料具的力学性能。纳米结构材料广阔的应用前景引起了科学界和工业界广泛的续的研究。.2 梯度纳米材料的定义均匀的纳米材料由于晶界的位错塞积作用，一般具有较高的强度，但是由变过程的应变局域化造成的塑形失稳，纳米块体材料一般抗塑性变形的能6]。例如块体材料的 Au 和 Cu 制备成纳米薄膜时，拉伸的塑形只有 1%-2%[2不如相应的粗晶塑性。研究表明，金属材料的梯度纳米构筑可以改善均匀的塑性恶化[31]。梯度纳米材料由外部的梯度纳米层(GNG)和芯部的均匀粗G）构筑而层，其中 GNG 层的结构单元尺寸在空间上由外到内呈梯度变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属纳米结构材料[J]. 卢柯. 科学观察. 2017(05)
[2]梯度结构金属材料研究进展[J]. 李毅. 中国材料进展. 2016(09)
[3]梯度纳米结构材料[J]. 卢柯. 金属学报. 2015(01)
[4]纳米晶体材料的研究现状[J]. 卢柯,周飞. 金属学报. 1997(01)
硕士论文
[1]粉末冶金超细晶FeCoCrMn（Ni）高熵合金的显微组织与力学性能[D]. 张进福.华南理工大学 2018
[2]AlxCoCrFeNiTi0.5系高熵合金的微观组织结构及性能[D]. 张峻嘉.大连理工大学 2013
本文编号：3341063
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于混合熵的合金体系分类[18]
Wei Ji等人通过高能球磨+放电等离子烧结制备出 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 高。经过 60 个小时的球磨，Co-Cr-Fe-Mn-Ni 粉末的晶粒尺寸细化到 10nm，,BCC 两种相结构，但是通过放电等离子烧结制成的块体 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 有单相的 FCC 结构，块体材料的抗压强度为 1987MPa，维氏硬度为 646HV]等人同样采用高能球磨+放电等离子烧结的方法制备了晶粒尺寸 300nm ，极限抗拉强度为 1040MPa，延伸率 6.8%。Shuch[24]等人通过大塑性变形的方式制备出晶粒尺寸 50nm 的 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 高熵合金块体材料，抗拉 1950MPa，维氏硬度为 520HV。Shahmir[25]，Shuch[24]等人系统研究了经形和再结晶退火处理后的纳米晶 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 高熵合金的组织结构和变化，研究发现，由于形成新的析出相，纳米晶Co-Cr-Fe-Mn-Ni高熵合金在度下硬度增加到峰值 630HV。由于沉淀溶解，900℃温度下退火后硬度降-700℃的温度区间形成脆性相，为避免脆性相生成，晶粒长大等因素对不利影响，将退火温度控制在 800℃下退火十分钟能获得最佳的强度塑性强度和延伸率分别为 830MPa 和 65％。
维纳米材料 (如纳米针、纳米线等) 、三维空间只有一个维度上的几何尺寸度的二维纳米材料 (如纳米薄膜、超晶格等) 、由纳米量级的颗粒为主体构纳米材料 (如纳米陶瓷、纳米玻璃等)。相对于传统的晶粒尺寸微米级别的，纳米结构材料晶界所占材料整体的体积分数更高，因此纳米结构材料具的力学性能。纳米结构材料广阔的应用前景引起了科学界和工业界广泛的续的研究。.2 梯度纳米材料的定义均匀的纳米材料由于晶界的位错塞积作用，一般具有较高的强度，但是由变过程的应变局域化造成的塑形失稳，纳米块体材料一般抗塑性变形的能6]。例如块体材料的 Au 和 Cu 制备成纳米薄膜时，拉伸的塑形只有 1%-2%[2不如相应的粗晶塑性。研究表明，金属材料的梯度纳米构筑可以改善均匀的塑性恶化[31]。梯度纳米材料由外部的梯度纳米层(GNG)和芯部的均匀粗G）构筑而层，其中 GNG 层的结构单元尺寸在空间上由外到内呈梯度变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属纳米结构材料[J]. 卢柯. 科学观察. 2017(05)
[2]梯度结构金属材料研究进展[J]. 李毅. 中国材料进展. 2016(09)
[3]梯度纳米结构材料[J]. 卢柯. 金属学报. 2015(01)
[4]纳米晶体材料的研究现状[J]. 卢柯,周飞. 金属学报. 1997(01)
硕士论文
[1]粉末冶金超细晶FeCoCrMn（Ni）高熵合金的显微组织与力学性能[D]. 张进福.华南理工大学 2018
[2]AlxCoCrFeNiTi0.5系高熵合金的微观组织结构及性能[D]. 张峻嘉.大连理工大学 2013
本文编号：3341063
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3341063.html
