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文檔簡介
1、傳統(tǒng)合金設計通常以某一元素作為主要組元,通過添加其它合金元素來改善其某項性能指標。高熵合金的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)合金設計理念,其采用5至13種元素按照等原子比或近似等原子比合金化,每種組成元素其原子百分含量不小于5%,最多不大于35%。高熵合金具有高熵效應、晶格畸變效應、遲滯擴散效應和“雞尾酒”效應四大效應,在各種效應的作用下,高熵合金通常擁有很多良好的性能,如高強度、高硬度、高耐蝕性和高耐磨性等。因此開發(fā)設計新型高熵合金,具有極高的科學理論
2、研究意義和工程實際應用價值。
目前高熵合金的研究工作多集中于相組成、性能和成分設計方面,甚少對其塑性變形機理進行研究。因此本論文自主研發(fā)Ni-Ti-Fe-Al-Cu系列合金,通過改變鎳鈦元素的含量,制備出新型高熵合金和鎳鈦基合金。通過多種實驗手段,對其微觀結構、力學性能和高溫塑性變形機理進行分析研究。
NixTixFe100/3-2x/3Al100/3-2x/3Cu100/3-2x/3系合金(采用Ni20、Ni26、
3、Ni32、Ni35、Ni41、Ni47表示x=20、26、32、35、41、47時的合金)中的高熵合金顯微組織形貌均為樹枝晶組織,組成元素在枝晶與枝晶間有偏析,分布不均勻;鎳鈦基合金均為等軸晶組織,各元素大體上分布比較均勻。高熵合金由簡單的固溶體結構相組成,Ni20合金由面心立方和體心立方相構成,鎳鈦元素含量增加時,體心立方相會逐漸增多取代面心立方相,Ni35合金中只含有體心立方相。Ni41鎳鈦基合金基體為Fe0.2Ni4.8Ti5相,
4、析出相為NiTi、AlTi3和Cu2Ti,Ni47鎳鈦基合金基體為NiTi相,析出相為Fe0.2Ni4.8Ti5和AlCu2Ti。
在應變速率為1×10-3/s條件下進行室溫壓縮時,高熵合金中Ni26合金抗壓強度最高為1385MPa, Ni20合金塑性最好,最大壓縮應變可達10.23%;鎳鈦基合金中Ni41合金抗壓強度最高為2023 MPa,Ni47合金的最大壓縮應變值最大可達35.77%;合金都表現(xiàn)為脆性斷裂,部分壓縮斷口形
5、貌中可觀察到河流狀花樣,具有解理斷裂特征。在應變速率為1×10-3/s條件下進行高溫壓縮時(壓縮溫度分別為850℃和1000℃),Ni20合金表現(xiàn)出了最大壓縮應變量,可達50%,因而其高溫塑性最好。
基于高溫位錯滑移理論、第二相沉淀析出相關理論以及Ni20合金高溫變形實驗結果,獲得了高熵合金高溫塑性變形機理。在高溫壓應力作用下,滑移系開動和激活,位錯沿一定滑移面和滑移方向運動,隨著變形的增加,位錯密度不斷上升,位錯相互纏結和塞
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