極端條件下高熵合金組織結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、高熵合金是近些年發(fā)展起來的新型合金，它打破了傳統(tǒng)合金設(shè)計理念，具有許多優(yōu)異性能。合金組織結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性對其性能有著至關(guān)重要的影響，因此，對不同結(jié)構(gòu)的高熵合金，在各種條件下研究其組織結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、以及塑性變形過程中變形機(jī)制具有十分重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價值。
　　本文以高熵合金為研究對象，利用原位高壓同步輻射X射線實(shí)驗技術(shù)，研究了高壓下不同結(jié)構(gòu)高熵合金的穩(wěn)定性。面心立方（fcc）的Al0.1CoCrFeNi和體心立方（bcc）的

2、Al3CoCrFeNi高熵合金在30GPa的壓力范圍內(nèi)，都表現(xiàn)出較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。而密排六方結(jié)構(gòu)（hcp）的稀土HoDyYGdTb高熵合金，在高壓下則經(jīng)歷了hcp→Sm-type→dhcp（雙層密排六方）→dfcc（扭曲面心立方）的相變過程，相變壓力是組成合金的幾種單質(zhì)相變壓力的平均值。
　　采用球磨加六面壓機(jī)高壓燒結(jié)的方法制備了CoCrFeCuNi和CoCrFeMnNi兩種高熵合金，兩種合金都具有fcc結(jié)構(gòu)，晶粒尺寸在100nm

3、左右。在31GPa壓力范圍內(nèi)，保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，體積模量分別為117.5GPa和136.1GPa。硬度比相應(yīng)的鑄態(tài)樣品高很多，分別為494Hv和587Hv，CoCrFeCuNi具有相對較高的飽和磁化強(qiáng)度，CoCrFeMnNi飽和磁化強(qiáng)度則比較低，因此，可以通過改變元素控制高熵合金性質(zhì)。同時，研究了高壓退火時Al的添加對Al0.5CoCrCuFeNi和AlCoCrCuFeNi高熵合金組織結(jié)構(gòu)性能的影響。
　　通過高壓扭轉(zhuǎn)的方法，研究了

4、高熵合金塑性變形過程。fcc結(jié)構(gòu)高熵合金室溫下塑性變形機(jī)制包括位錯滑移和孿晶，平面位錯滑移沿著fcc滑移系：{111}<110>，孿晶的孿晶面是{111}面，在應(yīng)變較大時，會產(chǎn)生二次孿晶。而bcc和hcp結(jié)構(gòu)高熵合金主要是通過位錯進(jìn)行。高壓扭轉(zhuǎn)后，樣品硬度增大，并達(dá)到飽和狀態(tài)，高熵合金都表現(xiàn)出較高的加工硬化率。
　　為了研究冷卻速率對高熵合金組織結(jié)構(gòu)的影響，通過甩帶法獲得了較高的冷卻速率，研究了冷卻速率對Al0.5CoCrCuFe

5、Ni和AlCoCrCuFeNi高熵合金組織結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，高冷卻速率有效細(xì)化高熵合金組織，從粗大的枝晶狀組織到細(xì)小的等軸組織。同時，高的冷卻速率還能有效抑制Cu元素的相分離，提高AlCoCrCuFeNi高熵合金中富銅納米相的含量，降低其尺寸。冷卻速率越高，合金的硬度越大。通過甩帶法制備的AlCoCuFeNi高熵合金中，存在大量fcc結(jié)構(gòu)的富銅納米孿晶相，fcc相與基體B2相之間保持 K-S取向關(guān)系，{111}fcc∥{110}B2