【摘要】：高熵合金因其高強(qiáng)度、高韌性、高耐磨性、寬溫域服役、良好的疲勞性能和磁性性能等諸多優(yōu)異的特點(diǎn),引起了廣大研究人員的注意。針對(duì)面心立方高熵合金強(qiáng)度較低的特點(diǎn),近十幾年,研究人員開展了廣泛的強(qiáng)韌化研究。然而,面心立方高熵合金低溫變形機(jī)制研究并不完整,這極大限制了其在低溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的應(yīng)用前景。本文系統(tǒng)研究了 CoCrFeNi系面心立方高熵合金的低溫變形機(jī)制,尤其是超低溫環(huán)境的服役行為。研究發(fā)現(xiàn),面心立方高熵合金從室溫至液氦溫區(qū),變形機(jī)制經(jīng)歷了從位錯(cuò)滑移為主、位錯(cuò)和孿晶的共同作用到孿晶變形為主的轉(zhuǎn)變;4.2 K時(shí),面心立方基體中每隔一層的{111}面發(fā)生肖克萊部分位錯(cuò)的滑移形成了 HCP相。孿晶為主的變形機(jī)制和相變的產(chǎn)生,使面心立方高熵合金在極低溫環(huán)境具備優(yōu)異的綜合力學(xué)性能;其鍛態(tài)樣品在4.2 K時(shí)的拉伸強(qiáng)度為1260 MPa,延伸率為61%。另外,本文通過軋制工藝對(duì)CoCrFeNiMn面心立方高熵合金進(jìn)行了強(qiáng)化研究。結(jié)果顯示低溫軋制后,面心立方高熵合金的低溫拉伸強(qiáng)度提高至2.25 GPa,超過傳統(tǒng)金屬材料低溫性能的極限,展現(xiàn)了高熵合金在深空探測、低溫超導(dǎo)及氣體工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。面心立方高熵合金較低的彈性各向異性和剪切各向異性,以及混合型位錯(cuò)的變形特點(diǎn)可能是其高強(qiáng)度的根本原因。低溫軋制產(chǎn)生的高密度位錯(cuò)抑制了孿晶的產(chǎn)生,使其在超低溫環(huán)境下的主導(dǎo)變形機(jī)制由孿晶轉(zhuǎn)變?yōu)槲诲e(cuò)運(yùn)動(dòng),進(jìn)而導(dǎo)致塑性明顯降低。除此之外,本文發(fā)現(xiàn)面心立方高熵合金在4.2 K和20 K拉伸時(shí)出現(xiàn)了明顯的鋸齒流變行為,這是由孿晶主導(dǎo)的變形機(jī)制和相變的共同作用導(dǎo)致的。本文通過分形維數(shù)和相空間重建等數(shù)學(xué)分析方法,建立了用于表征鋸齒特征的自洽模型。研究發(fā)現(xiàn)本文中鋸齒行為的最大李雅普諾夫指數(shù)為正值,說明在超低溫環(huán)境拉伸時(shí),CoCrFeNi面心立方高熵合金的鋸齒特征為不穩(wěn)定狀態(tài),這與FCC-HCP相轉(zhuǎn)變密切相關(guān)。這對(duì)深入理解高熵合金的變形機(jī)制,建立微觀機(jī)制與宏觀性能的關(guān)聯(lián),進(jìn)而指導(dǎo)高性能高熵合金的設(shè)計(jì)具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG139
【圖文】：

的中子衍射圖譜（波長為１．５４0１埃）［１８】逡逑除此之外，大連理工大學(xué)的盧一平等人［１９］創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出了共晶成分的逡逑高熵合金，其具有優(yōu)異的高溫拉伸性能，如圖２－３。這解決了高熵合金在鑄逡逑造方面的工程問題，拓展了高熵合金在超大鑄件領(lǐng)域的工程應(yīng)用前景。與此逡逑＇邐同時(shí)，中南大學(xué)劉彬等人通過粉末熱擠壓的方法成功制備出具有優(yōu)異力學(xué)逡逑性能的ＣｏＣｒＦｅＮｉ高熵合金棒材。如圖２－４，其室溫拉伸強(qiáng)度超過７００邋ＭＰａ，逡逑同時(shí)延伸率達(dá)到５６％，展現(xiàn)了粉末熱擠壓工藝在大尺寸高性能高熵合金方面逡逑的應(yīng)用潛力。逡逑８００邋？邋邐邋６００邋＊Ｃ逡逑邐７００邋＊Ｃ逡逑２邋６00－逡逑么：、？，，－．、，城ｖ邐＾一ｒ；一＂＾＾￣ｔ0—￣ｌ逡逑Ｔｒｕｅ邋ｓｔｒａｉｎ／％逡逑圖２－邋３邋ＡｌＣｏＣｒＦｅＮｂ共晶離熵合金的微觀形貌和力學(xué)性能ｉ｜９＞逡逑ａ，共晶離熵合金的金相組織；ｂ，共晶離熵合金的離溫拉伸性能。逡逑－４邋－逡逑

２０邐４０邐６０邐８０邋１００邋１２０邋１４０邋１６０逡逑２０邋（ｄｅｇｒｅｅｓ）逡逑圖２－２鑄態(tài)Ｎｂ２ＳＭｏ２ＳＴａ２ＳＷ２Ｓｆｔ供合金和退火后（１４００１Ｃ保n保剮∈保╁義系鬧兇友萇渫計(jì)祝úǔの保擔(dān)

本文編號(hào)：2744256