本文關(guān)鍵詞： 高熵合金 高壓 同步輻射 變形機(jī)制 組織結(jié)構(gòu)演化　出處：《燕山大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：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(jì)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(duì)其性能有著至關(guān)重要的影響,因此,對(duì)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(jià)值。本文以高熵合金為研究對(duì)象,利用原位高壓同步輻射X射線實(shí)驗(yàn)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Al3CoCrFeNi高熵合金在30 GPa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100 nm左右。在31 GPa壓力范圍內(nèi),保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,體積模量分別為117.5 GPa和136.1 GPa。硬度比相應(yīng)的鑄態(tài)樣品高很多,分別為494 Hv和587 Hv,CoCrFeCuNi具有相對(duì)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(shí),研究了高壓退火時(shí)Al的添加對(duì)Al0.5CoCr CuFeNi和AlCoCrCu FeNi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(cuò)滑移和孿晶,平面位錯(cuò)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(shí),會(huì)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(cuò)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(duì)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(duì)Al0.5CoCrCuFeNi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(shí),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AlCo CuFeNi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}B2,110fcc∥111B2。退火過程中,納米孿晶沿著{111}fcc孿晶面方向生長。硬度和彈性模量隨著孿晶長大而降低。
[Abstract]:High entropy alloy is a new kind of alloy developed in recent years. It breaks the traditional design concept of alloy and has many excellent properties. The microstructure and stability of the alloy have a vital impact on its properties. The microstructure and structural stability of high entropy alloys with different structures were studied under various conditions. And the deformation mechanism in plastic deformation process has very important theoretical significance and practical application value. In this paper, high-entropy alloy as the research object, in situ high-pressure synchrotron radiation X-ray experimental technology. The stability of high entropy alloys with different structures at high pressure, Al0.1CoCrFeNi and bulk centered cubic (BCC) have been studied. The Al3CoCrFeNi high entropy alloy is in the pressure range of 30 GPa. The rare earth HoDyYGdTb high entropy alloy with dense hexagonal structure has experienced hcp at high pressure. 鈫扴m-type. 鈫扗hcp (double tiered hexagonal). 鈫扵he phase transition process of DFC (twisted face-centered cubic). The phase change pressure is the average value of the phase transition pressure of several kinds of the alloy. Two kinds of high entropy CoCrFeCuNi and CoCrFeMnNi alloys were prepared by ball milling and high pressure sintering with a six-sided press. Both alloys have fcc structure and the grain size is about 100nm. The structure stability is maintained in the pressure range of 31 GPa. The bulk modulus is 117.5 GPa and 136.1 GPA, respectively, and the hardness is much higher than that of the as-cast samples (494Hv and 587Hv, respectively). CoCrFeCuNi has relatively high saturation magnetization and CoCrFeMnNi saturation magnetization is relatively low. Therefore, the properties of high entropy alloys can be controlled by changing the elements. The effect of Al addition on the microstructure and properties of Al0.5CoCr CuFeNi and AlCoCrCu FeNi high entropy alloys during high pressure annealing was studied. The plastic deformation mechanism of high entropy alloy at room temperature including dislocation slip and twin, plane dislocation slip along fcc slip system: {111} 110 has been studied. The twin plane of the twin is {111} plane, which will produce secondary twin when the strain is large. The high entropy alloy of bcc and hcp structure is mainly carried out by dislocation. The hardness of the sample increases after high pressure torsion. In order to study the effect of cooling rate on the microstructure of the high entropy alloy, the high cooling rate was obtained by the strip throwing method. The effect of cooling rate on the microstructure of Al0.5CoCrCuFeNi and AlCoCrCuFeNi high entropy alloys was studied. The results show that the high cooling rate can refine the microstructure of high entropy alloys effectively. At the same time, the high cooling rate can effectively restrain the phase separation of Cu and increase the content of copper-rich nanophase in AlCoCrCuFeNi high-entropy alloy. The higher the cooling rate, the greater the hardness of the alloy. In the AlCo CuFeNi high-entropy alloy prepared by banding method, there are a large number of copper-rich nanocrystalline twinning phases with fcc structure. There is a K-S orientation relationship between the fcc phase and the matrix B2 phase, {111} fcc / {110fcc / 111B2.In the annealing process. The nanotwins grow along the {111} fcc twin plane. The hardness and elastic modulus decrease with the twin growth.
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG139

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本文編號(hào)：1473618