Ti掺杂对CoCrCuFeMn高熵合金组织结构和耐磨性的影响

发布时间：2025-01-01 00:27

　　 高熵合金由于具有众多优异性能,有可能突破传统合金的性能极限,被认为是下一代金属材料的发展方向。CoCrCuFeMn作为一种重要的高熵合金体系,目前关于Ti掺杂对其组织结构与性能影响的报道较少。采用熔铸法制备等摩尔比的CoCrCuFeMn和CoCrCuFeMnTi高熵合金,利用XRD、OM、SEM、EDS、显微硬度计和摩擦磨损试验机分别测试Ti掺杂前后对其物相结构、显微组织和耐磨性的影响。结果表明,CoCrCuFeMn由FCC1和FCC2双相组成,Ti掺杂使其物相结构转变成BCC和HCP相的双相组织。两种合金均为典型的树枝晶结构,Cu元素在晶间富集,Mn元素的偏析系数最小。Ti掺杂并未改变合金元素的富集区域,但使所有元素偏析系数降低。Ti掺杂使合金的硬度从219.6HV提高到693.8HV,摩擦因数和质量损失率分别从0.57、4.14%降低到0.55、1.28%。Ti掺杂合金硬度和耐磨性的提高主要是由于相转变、固溶强化、细晶强化和内应力降低的综合作用所致。研究成果不仅有助于完善和丰富Ti元素掺杂对CoCrCuFeMn合金性能影响的相关理论,同时也为该合金后续的科学研究和工程应用提供理论支...

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【部分图文】：

图3 CoCrCuFeMn与Co Cr CuFeMnTi合金的金相照片

式中，CDR为某一元素的枝晶区域浓度，CID为该元素的晶间区域浓度。当CDR=CID时，K=0说明该元素在枝晶与晶间区域无浓度差，即偏析系数为0；当CDR与CID的浓度差越大，CDR/CID或CID/CDR的值越小，1-CDR/CID或CID/CDR的值越大，即K值越大，说明枝晶....

图5 CoCrCuFeMn和Co Cr CuFeMnTi合金摩擦因数与时间的关系

图5是CoCrCuFeMn和CoCrCuFeMnTi高熵合金摩擦因数与时间的关系图。从图中可以看出，两种合金的摩擦因数均随时间的增加先增大后逐渐趋于稳定。这是因为摩擦初期，合金试样表面比较光滑，粗糙度和摩擦阻力较小，因而摩擦因数较低。随着摩擦时间的增加，合金试样表面磨痕加....

图1 CoCrCuFeMn与Co Cr CuFeMnTi合金的XRD图谱

式中，ci为组元i的原子百分比，ri为组元i的原子半径，r为合金各组元的平均原子半径，n为合金组元数。表2和表3分别是合金中任意两种组元的原子半径差和混合焓，原子半径差是由式(1)和(2)计算得到，混合焓来自文献[15]。从点阵常数上看，CoCrCuFeMnTi合金中BCC相和H....

图2 合金中FCC、BCC与HCP相的晶体结构

此外，由图1可知，CoCrCuFeMn合金由两种面心立方相构成，关于其物相形成和稳定性的机理已有文献报道[2,11]。Ti掺杂合金引起了物相结构由FCC1和FCC2相向BCC和HCP相的转变。这是因为金属原料熔化后，合金熔体是由大量具有能量起伏、结构起伏和浓度起伏的短程有序原子团....

本文编号：4021768