Al_xCoCrCuFeNi高熵合金的组织调控及性能研究

发布时间：2020-06-28 01:16

【摘要】：高熵合金打破了传统合金的束缚,为合金设计提供了新的思路。合金简单的固溶体结构及纳米析出相通过固溶强化、弥散强化等机制强化合金性能,使其拥有更良好的硬度,耐磨性,抗高温氧化等。本文采用真空电弧熔炼,喷铸和甩带工艺制备了Al_xCoCrCuFeNi高熵合金,并进行了相关的热处理;通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、能谱和差热分析等分析手段对合金进行结构表征,对相应的合金进行了凝固机制和组织演化分析,并研究了合金的硬度、抗高温氧化、耐磨性及耐腐蚀性等性能,得出如下主要结论:(1)Al_xCoCrCuFeNi高熵合金为简单的FCC和BCC混合结构,物相调控及性能受Al元素含量影响明显。Al含量增加时,合金组织显著细化,合金中BCC相体积分数逐渐增加;基于电弧熔炼,喷铸,甩带获得不同冷速的组织,结合后续退火处理比较分析发现,三种AlCoCrCuFeNi高熵合金均包含纳米尺度的FCC结构富Cu相,BCC结构AlNi相和FeCr相,冷却速率的提高能调控物相尺寸,但不能完全抑制纳米尺度调幅分解现象的发生。(2)Al含量增加,Al_xCoCrCuFeNi高熵合金硬度因固溶强化和晶格畸变得以提高;合金摩擦系数变小,磨损机制由粘着磨损逐渐转变为磨粒磨损,耐磨性增强;高温状态下合金易于形成致密Al2O3膜,抗高温氧化性能增强。合金在HCl溶液和NaOH溶液中耐蚀性能随Al含量增加而降低。(3)CoCrCuFeNi-3at.%Sn高熵合金的研究结果表明,过冷度对合金的物相组成影响较小。150K过冷度时,合金发生明显液相分离,导致层状富Cu组织生成及Sn的偏聚;由于合金基体中存在CrCo相和CrSn相等纳米相析出,合金硬度高于CoCrCuFeNi合金。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139
【图文】：

示意图,混合熵,组元,原子比

到 4 种主要元素，当合金主要元素数达到 5 个以上时，则该合金为高熵合金。图1-2 为以所含主要组元数划分合金类型的示意图。图1-1 等原子比合金的混合熵与组元N的关系(R为摩尔气体常量)Figure 1-1 The relationship between the mixed entropy of the equiatomic alloy and thecomponent N (R is molar gas constant.)图1-2 高熵合金划分(以组元N为标准)Figure 1-2 Classification of high entropy alloys(Take N as the standard)1.2.2 高熵合金的广义定义所谓高熵合金的广义定义，其既包括狭义的高熵固溶体合金，又包含高熵非晶合金和高熵合金陶瓷。传统的陶瓷材料通常为金属与非金属二元化合物(及其混合物)，例如二元氮化物[27](AlN，CrN，Si3N4，TiN 等)，二元碳化物[28](Cr3C2，SiC

组元,合金,广义定义

Figure 1-1 The relationship between the mixed entropy of the equiatomic alloy and thecomponent N (R is molar gas constant.)图1-2 高熵合金划分(以组元N为标准)Figure 1-2 Classification of high entropy alloys(Take N as the standard)1.2.2 高熵合金的广义定义所谓高熵合金的广义定义，其既包括狭义的高熵固溶体合金，又包含高熵非晶合金和高熵合金陶瓷。传统的陶瓷材料通常为金属与非金属二元化合物(及其混合物)，例如二元氮化物[27](AlN，CrN，Si3N4，TiN 等)，二元碳化物[28](Cr3C2，SiC

【参考文献】