AlCoCrCuFeMoNi系多元高熵合金的微结构与性能相关性研究

发布时间：2017-07-16 14:06

  本文关键词：AlCoCrCuFeMoNi系多元高熵合金的微结构与性能相关性研究

  更多相关文章： 高熵合金 微组织 相结构 硬度 压缩性能

【摘要】：本文根据多主元高熵合金的成分设计准则,设计了CoCrFeMoNi,CoCrCu0.1FeMoNi,AlCoCrCu0.1FeMoNi三种多主元合金体系,采用真空电弧炉熔炼合金铸锭,并借助扫描电子显微镜对合金的微结构进行观察,采用能谱进行了微区成分分析,借助X射线衍射仪对合金的相结构进行了测定,并对合金的硬度和压缩性能进行了测试。研究发现CoCrFeMoNi和CoCrCu0.1FeMoNi多主元合金体系由FCC和BCC以及拓扑密排相组成,且随着Mo含量的降低,合金的相结构趋于简单,当Mo的摩尔比降至0.3时,合金为单相FCC相结构。对合金进行硬度测试结果可知,合金的硬度均呈现下降的趋势。CoCr1.5FeMo0.5Ni和Co1.5CrCu0.1FeMo0.5Ni合金获得了最佳的强度与塑性的配合,其抗压强度分别为1980MPa和2850MPa,塑性应变值分别为56%和62%。AlXCoCrCu_(0.1)FeMo_(1-X)Ni合金的凝固组织经历了由树枝晶和枝晶间共晶组织转变为共晶组织,再到树枝晶和枝晶间共晶组织的过程,直至x=1.0时,AlCoCrCu0.1FeNi合金开始出现花瓣状组织。AlXCoCrCu0.1FeMo1-XNi合金主要由FCC和BCC以及拓扑密排相Laves和σ相组成。当x=0.2时,合金内开始出现BCC相;随着x值的增加,当x大于0.5时,合金内的Laves相消失。该系合金的硬度值维持在300-700HV之间,呈现出先增加后减少的趋势。对合金进行抗压性能测试发现,硬度值为592.5HV的Al0.8CoCrCu0.1FeMo0.2Ni合金具有较优的综合力学性能,其屈服强度和抗压强度分别为620MPa和880MPa,同时塑性达到37%。CoCrFeMoNi系高熵合金中Co_(20)Cr_(24)Fe_(20)Mo_(16)Ni_(20)为共晶成分;CoCrCu0.1FeMoNi系高熵合金中至少存在两个共晶点:CoCr1.5Cu0.1FeMo0.5Ni和CoCrCu0.1Fe1.2Mo0.8Ni合金;Al0.3CoCrCu0.1FeMo0.7Ni合金为共晶合金。Co,Fe和Ni元素含量的增加有助于合金中FCC相结构的形成;Cr和Al元素含量的增加会导致合金中形成BCC相;Mo元素含量的增加对拓扑密排相的形成是有益的。同时,FCC体积分数较大会使合金具有较优的塑性,而BCC和拓扑密排相的体积分数较大时会增强合金的屈服强度但塑性较差。对该系列合金的相形成进行预测和计算,分析结果可知,三种多主元合金系的混合焓,原子半径差和混合熵的值均在形成稳定固溶体相的合理范围内。当合金系的价电子浓度和电负性差值在8和0.133上下波动时,合金内仍存在FCC和BCC双相结构和TCP相。
【关键词】：高熵合金 微组织 相结构 硬度 压缩性能
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-24
• 1.1 引言14-15
• 1.2 多主元高熵合金的定义和制备方法15-16
• 1.2.1 多主元高熵合金的定义15
• 1.2.2 多主元高熵合金的制备方法15-16
• 1.3 多主元高熵合金的性能特点16-18
• 1.3.1 高熵合金的高强度、高硬度16-18
• 1.3.2 高熵合金的耐磨特性18
• 1.3.3 高熵合金具有良好的塑韧性18
• 1.4 多主元高熵合金的微结构特点18-21
• 1.4.1 高熵合金结构简单化18-19
• 1.4.2 高熵合金纳米化与非晶化19-20
• 1.4.3 高熵合金严重晶格畸变20-21
• 1.5 多主元高熵合金的相组成及其预测21-22
• 1.6 多主元高熵合金的发展及研究现状22-23
• 1.7 研究内容23-24
• 第2章 试验材料和方法24-29
• 2.1 引言24
• 2.2 合金的成分确定及试样制备24-28
• 2.2.1 合金的成分确定24-27
• 2.2.2 合金试样的制备27-28
• 2.3 合金组织结构分析28
• 2.3.1 扫描电镜和能谱分析28
• 2.3.2 X-ray衍射分析28
• 2.3.3 硬度测试28
• 2.3.4 抗压强度测试28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 CoCrFeMoNi系高熵合金的微结构与性能研究29-49
• 3.1 引言29-30
• 3.2 Co_XCrFeMo_(2-X)Ni系高熵合金的微结构和性能分析30-33
• 3.2.1 合金微观组织形貌及成分分析30-32
• 3.2.2 相结构分析32-33
• 3.2.3 抗压性能研究33
• 3.3 CoCr_XFeMo_(2-X)Ni系高熵合金的微结构和性能分析33-37
• 3.3.1 合金微观组织形貌及成分分析33-35
• 3.3.2 相结构分析35-36
• 3.3.3 抗压性能研究36-37
• 3.4 CoCrFeXMo_(2-X)Ni系高熵合金的微结构和性能分析37-40
• 3.4.1 合金微观组织形貌及成分分析37-39
• 3.4.2 相结构分析39
• 3.4.3 抗压性能研究39-40
• 3.5 CoCrFeMo_(2-X)Ni_X系高熵合金的微结构和性能分析40-44
• 3.5.1 合金微观组织形貌及成分分析40-42
• 3.5.2 相结构分析42-43
• 3.5.3 抗压性能研究43-44
• 3.6 微结构与性能之间的关系44-47
• 3.7 本章小结47-49
• 第4章 CoCrCu_(0.1)FeMoNi系高熵合金的微结构与性能研究49-69
• 4.1 引言49
• 4.2 CoXCrCu_(0.1)FeMo_(2-X)Ni系高熵合金的微结构和性能分析49-53
• 4.2.1 合金微观组织形貌及成分分析49-51
• 4.2.2 相结构分析51-52
• 4.2.3 抗压性能研究52-53
• 4.3 CoCr_XCu_(0.1)FeMo_(2-X)Ni系高熵合金的微结构和性能分析53-56
• 4.3.1 合金微观组织形貌及成分分析53-55
• 4.3.2 相结构分析55-56
• 4.3.3 抗压性能研究56
• 4.4 CoCrCu_(0.1)Fe_XMo_(2-X)Ni系高熵合金的微结构和性能分析56-61
• 4.4.1 合金微观组织形貌及成分分析56-59
• 4.4.2 相结构分析59-60
• 4.4.3 抗压性能研究60-61
• 4.5 CoCrCu_(0.1)FeMo_(2-X)Ni_X系高熵合金的微结构和性能分析61-64
• 4.5.1 合金微观组织形貌及成分分析61-63
• 4.5.2 相结构分析63-64
• 4.5.3 抗压性能研究64
• 4.6 微结构与性能之间的关系64-67
• 4.7 本章小结67-69
• 第5章 Al_XCoCrCu_(0.1)FeMo_(1-X)Ni系高熵合金的微结构与性能研究69-81
• 5.1 引言69-70
• 5.2 Al_xCoCrCu_(0.1)FeMo_(1-x)Ni高熵合金的微结构及成分分析70-74
• 5.3 合金相结构分析74-76
• 5.4 抗压性能研究76-77
• 5.5 微结构与性能之间的关系77-80
• 5.6 本章小结80-81
• 结论81-83
• 参考文献83-88
• 攻读硕士学位期间参研课题及研究成果88-90
• 致谢90-91

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