CoCrFeNiAl_x系高熵合金的动态力学特性

发布时间：2020-05-13 14:06

【摘要】：高熵合金是一般由五种或五种以上合金元素组成,每种元素按照等摩尔比或近似等摩尔比组成的具有简单固溶体结构的新型合金材料。近期的研究结果表明,与传统合金相比,高熵合金具有一系列可调整的优异性能,如高强度、高硬度及大塑性,优异的高低温性能,良好的抗氧化、耐腐蚀和耐摩擦性能等,这使得高熵合金极具成为新一代工程结构替代材料。目前,高熵合金力学行为方面的研究主要是基于准静态,而关于高熵合金动态力学特性及其微观变形机理的研究还比较少,因此该方面的研究工作亟待开展。本文利用高真空电弧熔炼法制备出了三种典型高熵合金,并利用霍普金森压杆(SHPB)对其进行了动态压缩试验,并研究其变形机理。本文的具体研究内容及结论如下:(1)室温下CoCrFeNiAl_x(x=0,0.6,1)系高熵合金为典型的简单固溶体结构,CoCrFeNi高熵合金为单一的FCC相,CoCrFeNiAl_(0.6)高熵合金为FCC+BCC双相晶体结构,CoCrFeNiAl高熵合金为单一的BCC相。随着Al含量的增加,合金中BCC相含量增加,FCC相所占的比例下降,说明Al为BCC相形成元素,促进BCC相的形成。(2)在10~-44 s~(-1)~4000 s~(-1)应变率范围内,CoCrFeNiAl_x(x=0,0.6,1)系高熵合金均表现出明显的加工硬化和应变率强化效应,材料的屈服强度和流动应力均随着应变率的增加而升高。与准静态相比,该体系高熵合金在高应变速率下均表现出较高的应变率敏感性,并且随着Al含量的增加,合金的强度逐渐提高并且对应变率越敏感。(3)利用TEM和HRTEM表征手段观察了该体系合金在准静态和动态压缩后变形试样的微观组织变化,从微观上分别解释这三种高熵合金的变形机制及强化机理。CoCrFeNi高熵合金在准静态和动态下都产生了大量的位错和变形孪晶,并且在动态下有二次孪晶产生,CoCrFeNiAl_(0.6)高熵合金只有在高应变速率下的FCC相中才产生变形孪晶,CoCrFeNiAl高熵合金在准静态和动态下的变形机制均为位错滑移。(4)基于修正的Johnson-Cook(J-C)模型,建立了这三种高熵合金在动态载荷下塑性流变区域的本构方程。利用该方程可以有效地预测在不同应变速率下该体系高熵合金的塑性流动行为。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139

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