【摘要】：高熵合金(HEAs)是由5-13種元素以等原子比或近等原子比組成的,每種元素的組成在5%-35%之間,其晶體結(jié)構(gòu)主要為面心立方(FCC),體心立方(BCC)和密排六方(HCP)固溶體結(jié)構(gòu),或是FCC,BCC和HCP之間的混合相組成,而不是金屬間化合物或其它復(fù)雜結(jié)構(gòu)組成。近年來,由于其優(yōu)異的物理化學(xué)性能,如良好的延展性和強度、優(yōu)異的抗疲勞性能、耐磨性、耐腐蝕性和抗高溫氧化性等,在新合金領(lǐng)域受到了廣大的關(guān)注。本文通過氣霧化一步法,等離子電弧法和鋁熱還原法制備了Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni系多主元合金粉體,借助于X射線衍射分析(XRD)、帶能譜的掃描電子顯微鏡(SEM)、帶能譜的透射電子顯微鏡(TEM)和電感耦合原子發(fā)射光譜(ICP-AES)研究了其晶體結(jié)構(gòu)、形貌、元素分布和化學(xué)成分,并利用動電位極化曲線和磁滯回線研究耐腐蝕性和磁學(xué)性能。本研究首先利用純度為99.0%的Al、Co、Cr、Fe和Ni金屬粉為原料,采用氣霧化一步法制備了AlCoCrFeNi_(2.1)高熵合金粉體。研究結(jié)果表明,所制粉體晶體結(jié)構(gòu)為FCC和BCC雙相,其形貌為球形,粒度大小為20-80μm且各元素分布均勻。與304L不銹鋼粉體相比,AlCoCrFeNi_(2.1)高熵合金粉體在10%HCl和3.5 wt%NaCl溶液中均具有優(yōu)良的耐腐蝕性,其腐蝕電流密度(I_(corr))分別降低了61.64%和7.49%;磁學(xué)性能測試表明AlCoCrFeNi_(2.1)高熵合金粉體為典型的軟磁材料。接著利用純度為99.0%的Al、Co、Cr、Cu、Fe和Ni金屬粉為原料,采用等離子電弧放電法制備了Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni系列多主元合金納米粉體。研究結(jié)果表明,所制粉體晶體結(jié)構(gòu)隨著Al元素含量的增加,由富Cu的FCC相變?yōu)镕CC+M_3Al型L1_2相,最后轉(zhuǎn)變?yōu)镕CC+BCC雙相,其形貌為球形,顆粒尺寸大小在110-180 nm之間。進一步研究表明,當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)由FCC相轉(zhuǎn)變?yōu)镕CC+BCC雙相時,其耐腐蝕性降低,軟磁性能增加。然而,由于在FCC基體中出現(xiàn)了L1_2相納米沉淀物,Al_(0.3)CoCrCuFeNi粉體的耐腐蝕性最好,Ms最低。最后以金屬Al粉為還原劑,金屬氯化鹽(CoCl_2·6H_2O、CrCl_3·6H_2O、CuCl_2·2H_2O、FeCl_3·6H_2O與NiCl_2·6H_2O)為氧化劑,采用鋁熱還原法,以CoFeNi三元合金粉體為基礎(chǔ),通過Cu元素替換或添加Cu,Cr元素制備了CoCrCuFeNi、CoCuFeNi、CoFeNi、CoCuFe、CoCuNi和CuFeNi六種多主元合金納米粉體。研究結(jié)果表明,所制備的六種多主元合金納米粉體的晶體結(jié)構(gòu)均為FCC相。其形貌是類球形,各個元素在整個體積范圍內(nèi)分布均勻。研究結(jié)果表明:在10%HCl溶液和3.5 wt%NaCl溶液中,Cu元素依次取代Co、Fe和Ni所形成的三元合金納米粉體的耐腐蝕性均提高了,其耐腐蝕性順序為:CuFeNiCoCuFeCoCuNiCoFeNi。在CoFeNi納米合金粉體中添加Cu元素或同時添加Cu和Cr元素后,耐腐蝕性也得到提高,相應(yīng)合金粉體的耐腐蝕性順序為:CoCrCuFeNiCoCuFeNiCoFeNi。磁學(xué)性能測試表明,鋁熱法所制備的六種多主元合金粉體均為軟磁材料,元素Cu、Cr的添加,會使Ms降低,Hc提高。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TF123.71
【圖文】：

即高熵合金的擴散速度比傳統(tǒng)合金要低。圖構(gòu)示意圖，從圖中可以看到，在高熵合金中，每個晶格不同的。局部原子組態(tài)的差異導(dǎo)致不同的鍵和，所以每一個原子不管躍遷到能量較低的位置還是較高的位置，12]采用擴散偶合法成功計算出了Co、Cr、Fe、Mn和Ni在速率，并與傳統(tǒng)的面心立方金屬的參數(shù)進行了比較。研 CoCrFeMnNi 中的擴散速率比它們相對應(yīng)的單金屬元素使高熵合金具有高溫強度[2, 13]、高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[14, 15]以，在要求緩慢擴散動力學(xué)的應(yīng)用中，這種效應(yīng)使高熵合熵合金及其氮化物已經(jīng)在擴散阻抗層應(yīng)用中進行了測試

2.1高熵合金粉體，實驗原理圖如圖3.1所示。首先按照各自元素的摩爾比進行配比計算，準(zhǔn)確稱量純度為99.0%的Al、Co、Cr、Fe和Ni粉；接著將稱量好的各原材料按熔點由低到高的順序依次加入中頻感應(yīng)熔煉爐中，抽1-1.5×10-3Mpa真空后充入Ar，在Ar壓力為 1.02×105Pa保護氣氛下熔煉(熔煉功率為180-200 KW，熔煉時間為50-60 min)，待物料完全化清后抽真空進行精煉；然后采用電阻加熱中間包以及導(dǎo)流管到690-710 ℃，將精煉好的金屬液體通過導(dǎo)流管倒入中間包；最后開啟高壓Ar開始霧化，Ar壓力4 MPa

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號：2716496