【摘要】：高熵合金是一種新型合金設(shè)計理念,具有較高的混合熵,從而抑制金屬間化合物的出現(xiàn),獲得簡單結(jié)構(gòu)的固溶體組織。高熵合金具有高強(qiáng)度、高硬度、優(yōu)異的高溫力學(xué)性能等特性,并且高熵合金的成分選擇靈活,能發(fā)揮各主元的特性,具有廣泛的潛在應(yīng)用。耐高溫、抗輻照的結(jié)構(gòu)材料是核反應(yīng)堆的關(guān)鍵材料,高熵合金概念的提出為開發(fā)此材料提供了新的思路。本文以FeCrVTi系高熵合金為對象,研究了元素添加及含量的改變和熱處理工藝對高熵合金微觀組織及力學(xué)性能的影響,得到的主要結(jié)論如下:添加不同的元素對等摩爾比FeCrVTi系高熵合金的微觀組織和力學(xué)性能有很大的影響。合金主要由BCC相組成,其硬度與合金體系的Ω值成反比,合金比較脆,大多在彈性階段就發(fā)生斷裂。由BCC1及BCC2相組成的FeCrVTiMo高熵合金具有較高的屈服強(qiáng)度,其鑄態(tài)抗壓強(qiáng)度隨溫度的升高而先升高然后降低,斷裂方式由脆斷變?yōu)轫g斷。在1250 oC高溫均勻化12 h后,合金的抗壓強(qiáng)度和塑性下降程度較少,而經(jīng)過700 oC長時間的時效處理后,合金出現(xiàn)共析反應(yīng)有初生α鈦相析出,合金的塑性及抗壓強(qiáng)度下降。為了提高合金的力學(xué)性能,基于價電子濃度理論,設(shè)計了Fe_(3.5)Cr_(1.2)V_(1.5)Ti_(1.5)Mn_1X_(0.3)(X=Mo,W)非等摩爾比高熵合金。結(jié)果表明,鑄態(tài)合金的組織較為均勻,在高溫下仍能保持較高的抗壓強(qiáng)度。經(jīng)700 oC時效處理之后,有初生及次生α鈦相出現(xiàn),細(xì)小彌散的次生α鈦相可以提高合金的抗壓強(qiáng)度,但隨著時效時間的延長,次生α鈦相長大導(dǎo)致合金的力學(xué)性能下降。相較于FeCrVTiMo高熵合金,Fe_(3.5)Cr_(1.2)V_(1.5)Ti_(1.5)Mn_1X_(0.3)系高熵合金經(jīng)長時間時效過后抗壓強(qiáng)度有顯著提高。為了使合金中具有FCC相并提高合金的塑性,設(shè)計了價電子濃度值為7.95的Fe_(35)Cr_(20)Mn_(10)Cu_(25)V_(10)高熵合金。研究發(fā)現(xiàn)其由BCC結(jié)構(gòu)的母相和具有納米尺寸的FCC富銅析出相組成。鑄態(tài)合金的屈服強(qiáng)度為577 MPa,壓縮應(yīng)變大于10%,塑性較好。經(jīng)700℃,1500 h時效之后,合金的硬度和屈服強(qiáng)度增加。
[Abstract]:High entropy alloy is a new kind of alloy design concept with high mixing entropy, which can restrain the appearance of intermetallic compounds and obtain simple structure of solid solution structure. High entropy alloy has high strength, high hardness, excellent high temperature mechanical properties and other characteristics, and the composition of high entropy alloy is flexible to choose, can play the characteristics of each principal component, with the high entropy alloy. Wide potential applications. High temperature resistant and irradiation resistant structural materials are the key materials for nuclear reactors. The concept of high entropy alloy provides a new idea for the development of this material. The main conclusions are as follows: the addition of different elements has a great influence on the microstructure and mechanical properties of high entropy FeCrVTi alloys with equal molar ratio. The as-cast compressive strength of o-high entropy alloy increases first and then decreases with the increase of temperature, and the fracture mode changes from brittle fracture to ductile fracture. In order to improve the mechanical properties of the alloy, the Fe_ (3.5) Cr_ (1.2) V_ (1.5) Ti_ (1.5) Mn_1X_ (0.3) (X = Mo, W) non-equimolar ratio high entropy alloy was designed based on the valence electron concentration theory. The results show that the microstructure of as-cast alloy is uniform and the compressive strength can be maintained at high temperature. After oC aging treatment, primary and secondary Alpha-titanium phases appear. Fine and dispersed secondary Alpha-titanium phases can improve the compressive strength of the alloy, but with the aging time prolonged, the growth of secondary Alpha-titanium phase leads to the decrease of mechanical properties of the alloy. A high entropy Fe_ (35) Cr_ (20) Mn_ (10) Cu_ (25) V_ (10) alloy with valence electron concentration of 7.95 was designed to have FCC phase in the alloy and improve the plasticity of the alloy. The hardness and yield strength of the alloy increase after aging at 700 C for 1500 H.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG139

【參考文獻(xiàn)】

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1 岳旭;黃德超;宋蕊池;王淑艷;趙自林;馬寶軍;馬恩惠;李渭清;;TC17鈦合金棒材低倍組織亮斑研究[J];中國鈦業(yè);2013年01期

2 吳歡;趙永慶;葛鵬;周偉;;β穩(wěn)定元素對鈦合金α相強(qiáng)化行為的影響[J];稀有金屬材料與工程;2012年05期

3 王峰;鄭欣;白潤;蔡曉梅;張小明;王東輝;李中奎;;低密度NbTiAlVZr合金的微觀組織和力學(xué)性能[J];稀有金屬材料與工程;2011年11期

4 董潔;王韋琪;李渭清;張輝;王小龍;白文輝;田莉;;Ti-1023合金Φ350 mm棒材鍛造工藝研究[J];中國鈦業(yè);2011年03期

5 郭娜娜;孫宏飛;牛占蕊;朱海云;李忠麗;;優(yōu)異特性的集合體——多主元高熵合金[J];新材料產(chǎn)業(yè);2011年01期

6 馮開明;;可控核聚變與國際熱核實驗堆(ITER)計劃[J];中國核電;2009年03期

7 辛社偉;趙永慶;曾衛(wèi)東;;鈦合金固態(tài)相變的歸納與討論(Ⅱ)——共析和有序化轉(zhuǎn)變[J];鈦工業(yè)進(jìn)展;2008年01期

8 黃群英,郁金南,萬發(fā)榮,李建剛,吳宜燦;聚變堆低活化馬氏體鋼的發(fā)展[J];核科學(xué)與工程;2004年01期

9 高玉魁,殷源發(fā),李向斌;表面完整性對馬氏體不銹鋼疲勞性能的影響[J];金屬熱處理;2002年08期

10 趙永慶;β鈦合金及其在鈦工業(yè)中的作用[J];鈦工業(yè)進(jìn)展;1995年01期

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3 劉燁;TiZrHfNbMo系高熵合金顯微組織和性能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

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本文編號：2196644