Al-Co-Cr-Fe-Ni-Cu高熵合金的研究

发布时间：2020-06-08 03:58

【摘要】：本文主要以元素替换的方式制备Al_xCoCrFeNi_((1-x))、Al_xCoCrFeNi_((2-x))、Al_((1-z))CoCrFeNiCu_z、CoCrFeNi_yCu_((1-y))和CoCrFeNi_yCu_((2-y))合金,采用XRD、SEM、EDS、万能力学试验机及电化学工作站等设备研究合金元素对合金的组织结构、相析出规律、性能、变形、断裂行为及在1M/LH_2SO_4溶液中的电化学腐蚀性能的影响。具体研究内容如下:通过研究Al的添加对Al_x CoCrFeNi_((1-x))合金的组织结构及性能的影响发现,随着Al含量的增加,合金的晶体结构在x=0.4时,开始由单一的FCC结构向BCC结构转变,在x≥0.6时完全转变为BCC结构。Al的添加提高了合金的室温拉伸压缩屈服强度,x=0.4时,合金具有最高的抗拉强度,达到了898.5MPa,且具有一定的塑性;压缩强度超过1815.1MPa,塑性形变超过32%仍未发生断裂失效。但当x≥0.6时,合金是脆性断裂,拉伸试样在抛光阶段即发生脆性断裂,x=1.0时甚至在炉中冷却即发生脆裂,无法制作完整块状试样。为此,增加Ni在该合金中的基础含量进一步探究Al添加对Al_xCoCrFeNi_((2-x))合金结构及性能的影响。当x=0.6时,合金开始由FCC结构向BCC结构转变,在x=1.0时完全转变为BCC结构。说明Al的添加在该合金体系中使得组织结构由FCC向BCC结构转变,提高合金的强度。当x=0.8时,合金具有最大的抗拉强度1087.3MPa,同时具有14.2%的塑性;它具有良好的室温压缩塑性,形变超过33%仍未发生断裂,而此时压缩强度高达2342.8MPa。当x=1.0时,合金具有最高的压缩屈服强度1352.0MPa。研究Cu元素对Al_((1-z))CoCrFeNiCu_z合金的组织结构及性能的影响。发现Cu的添加使得合金由单一的BCC结构向FCC结构转变,当z=0.6时,合金完全由FCC结构组成。Cu的添加在一定程度上提高了合金的抗拉强度和塑性。当z=0.2时,合金具有最高的抗拉强度1154.1MPa;当z=0.6时,合金具有最好的拉伸塑性39.3%。Cu的添加降低合金的压缩屈服强度,当z=0.2~0.4之间屈服强度明显下降,但合金表现出良好的加工硬化特性。以元素替换的方式制备CoCrFeNi_yCu_((1-y))和CoCrFeNi_yCu_((2-y))合金,其晶体结构均为FCC结构,说明Ni在该合金体系中替换Cu合金的晶体结构不会发生改变。在CoCrFeNi_yCu_((1-y))合金中,随着y的增加,合金的室温拉伸压缩屈服强度降低,塑性增加,但拉伸强度却有小幅度提升。在CoCrFeNi_yCu_((2-y))合金中,随着y的增加,合金的室温拉伸压缩屈服强度降低,拉伸断裂强度在y=1.2时达到最大457.8MPa。合金的塑性则随着y的增加先减后增,在y=1.8时有最大的拉伸塑性56.7%。对合金在1M/LH_2SO_4溶液中测试电化学腐蚀性能,得出以下结论:在Al_xCoCrFeNi_((1-x))合金中,当x=0.8时具有最低的自腐蚀电流密度2.2952×10~(-4)A/cm~2。进一步提高Ni的含量时,即Al_xCoCrFeNi_((2-x))合金,其整体的自腐蚀电流密度为10~(-3)级,比Al_x CoCrFeNi_((1-x))合金10~(-4)级大,即耐腐蚀性能有所降低。但Al在该合金系列中的含量增加,合金的耐腐蚀性能是增加的趋势。Al_((1-z))CoCrFeNiCu_z合金在Cu含量为0.6时,合金具有较低的自腐蚀电流密度7.9734×10~(-4)A/cm~2。CoCrFeNi_yCu_((1-y))合金Ni含量为0.4时,合金具有最低的自腐蚀电流密度3.3210×10~(-4)A/cm~2。随着Ni的基础含量提高,即CoCrFeNi_yCu_((2-y))合金,合金的自腐蚀电流密度也由10~(-4)级提高到10~(-3)级,说明合金的耐腐蚀性能有所下降,当Ni含量为1.2时,该合金具有最低的自腐蚀电流密度7.1961×10~(-4)A/cm~2。
【图文】：

曲线图,主元,摩尔比,曲线图

等摩尔比高熵合金与主元个数n的关系曲线图

拉伸试样,合金,单位,尺寸

合金拉伸试样尺寸CAD图（单位：mm）
【学位授予单位】：广西民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139

【参考文献】