【摘要】：用傳統(tǒng)鑄造法制備了CoCrFeNiAl高熵合金,研究了不同退火溫度對合金組織及性能的影響。結(jié)果表明,鑄態(tài)的CoCrFeNiAl高熵合金為面心立方晶體結(jié)構(gòu)(FCC)和體心立方晶體結(jié)構(gòu)(BCC)的混合結(jié)構(gòu);隨退火溫度的升高,合金的晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镕CC+BCC+Ordered BCC的混合結(jié)構(gòu);當(dāng)合金溫度達(dá)到800℃時,在枝晶之間開始析出AlNi_3、CrFe金屬間化合物,合金的晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镕CC+BCC+Ordered BCC+AlNi_3+CrFe的混合結(jié)構(gòu)。CoCrFeNiAl高熵合金具有較高的硬度,并隨著退火溫度的升高,合金的硬度逐漸增大,硬度最高為463 HV0.2。CoCrFeNiAl高熵合金具有較好的室溫壓縮性能,鑄態(tài)合金的壓縮斷裂強(qiáng)度、壓縮率分別可達(dá)2275 MPa、18.8%。隨著退火溫度的升高,塑性逐漸降低,但強(qiáng)度逐漸增加,經(jīng)600℃退火后,具有最佳的室溫壓縮性能,壓縮斷裂強(qiáng)度、壓縮率分別為2631 MPa、12.5%。
【圖文】：

第9期張越，等:退火溫度對CoCrFeNiAl高熵合金組織與性能的影響37組織的變化情況;利用D/max-2500/PC型轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀進(jìn)行XＲD衍射試驗，并檢測合金各物相的晶體結(jié)構(gòu)(2θ為20°～100°);用HVS-1000CCD型顯微硬度計測試合金的顯微硬度，加載砝碼為200g，加載時間10s，試樣為平行樣;用MTSCMT5305型電子萬能試驗機(jī)測試合金的室溫壓縮強(qiáng)度，試樣尺寸為鐖6×12mm，壓縮速率為0．5mm/min。2試驗結(jié)果與分析圖1不同溫度退火后CoCrFeNiAl高熵合金X射線衍射圖(a)鑄態(tài);(b)400℃;(c)600℃;(d)800℃Fig．1XＲDpatternsoftheCoCrFeNiAlhighentropyalloyannealedatdifferenttemperatures(a)as-cast;(b)400℃;(c)600℃;(d)800℃2．1鑄態(tài)及退火后CoCrFeNiAl高熵合金的晶體結(jié)構(gòu)圖1是CoCrFeNiAl合金未處理和在不同退火溫度(400、600和800℃)下的XＲD圖譜。由圖1可以看出，退火溫度對CoCrFeNiAl高熵合金的晶體結(jié)構(gòu)有顯著影響。合金未經(jīng)熱處理時的X射線衍射圖譜如圖1(a)所示，經(jīng)分析合金為面心立方晶體結(jié)構(gòu)(FCC)和體心立方晶體結(jié)構(gòu)(BCC)的混合結(jié)構(gòu)，其中以體心立方相為主相，但X射線的衍射峰強(qiáng)度較低，主強(qiáng)峰僅172cps。當(dāng)合金在400℃下退火后，合金的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，如圖1(b)所示，除原始的面心立方和體心立方結(jié)構(gòu)外，析出了少量的新的體心立方相(OrderedBCC)，與相關(guān)文獻(xiàn)報道類似，為有序的B2結(jié)構(gòu)［13-15］。合金的晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镕CC+BCC+OrderedBCC的混合結(jié)構(gòu)，同時X射線衍射峰的強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，，表明合金經(jīng)熱處理后，結(jié)晶性增強(qiáng)。當(dāng)退火溫度提高到600℃時，合金的晶體結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生明顯改變，無新物質(zhì)生成，所以合金的晶體結(jié)構(gòu)仍然為FCC+BCC+OrderedBCC的混合結(jié)構(gòu)，如圖1(c)所示。當(dāng)退火溫度增加為800℃時，如圖1(d)所示，合金中形

38第42卷圖2不同退火溫度下的CoCrFeNiAl高熵合金的SEM組織形貌(a)鑄態(tài);(b)400℃;(c)600℃;(d)800℃Fig．2SEMmorphologiesoftheCoCrFeNiAlhighentropyalloyannealedatdifferenttemperatures(a)as-cast;(b)400℃;(c)600℃;(d)800℃2．3退火溫度對CoCrFeNiAl高熵合金硬度的影響圖3為CoCrFeNiAl合金未處理和在不同退火溫度下保溫2h的顯微硬度曲線。從圖3中可以看出CoCrFeNiAl高熵合金的硬度隨著退火溫度的升高而升高。由此前的XＲD分析可知，合金在鑄態(tài)下的晶體結(jié)構(gòu)為BCC+FCC的混合結(jié)構(gòu)，其中，BCC體積分?jǐn)?shù)較多，此時，合金的硬度為405HV0．2。合金在400℃下退火2h后，硬度有所提高，這主要是因為合金中析出另一種有序體心立方相(OrderedBCC)。隨退火溫度的進(jìn)一步升高，合金中這種有序體心立方相逐漸增多，合金的硬度進(jìn)一步增加。當(dāng)退火溫度達(dá)到800℃時，合金中析出了大量的硬脆金屬間化合物，如AlNi3和CrFe。這些金屬間化合物的析出，使合金的硬度得到進(jìn)一步提升，達(dá)到463HV0．2。2．4退火溫度對CoCrFeNiAl高熵合金的壓縮性能的影響圖4為CoCrFeNiAl合金在鑄態(tài)和不同退火溫度下的室溫壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線。由圖4可以看出，CoCrFeNiAl合金具有較高的壓縮斷裂強(qiáng)度及壓縮率，鑄態(tài)下分別可達(dá)2275MPa及18．8%。當(dāng)合金在400℃下退火2h后，合金的強(qiáng)度增加至2611MPa，而塑性并沒有顯著降低，說明合金具有較好的高溫使用性能。當(dāng)退火溫度升高至600℃時，合金的強(qiáng)度進(jìn)一步提高，圖3不同退火溫度下的CoCrFeNiAl高熵合金的硬度Fig．3HardnessoftheCoCrFeNiAlhighentropyalloyannealedatdifferenttemperatures可達(dá)2631MPa，但此時合金的塑性有所降低，壓縮率為12．5%，但與一些傳統(tǒng)合金相比，仍然具有較高的壓縮率。當(dāng)退火溫度增加至800℃?
【作者單位】： 遼寧工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;
【基金】：遼寧省自然科學(xué)基金項目(2015020204)
【分類號】：TG139;TG161

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2 馮力力;柳q

本文編號：2532512