高熵合金又稱多主元合金是近年來發(fā)展起來的一種新型合金。高熵合金具有四種核心效應(yīng),包括:高熵合金效應(yīng)、遲滯擴(kuò)散效應(yīng)、晶格畸變效應(yīng)和雞尾酒效應(yīng)。高熵合金的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能,使其展現(xiàn)出在汽車、核能、航空航天等重要領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。目前,高熵合金被廣泛研究,尤其是面心立方結(jié)構(gòu)高熵合金。這種合金通常具有良好的塑性和優(yōu)異的低溫斷裂性能。但面心立方結(jié)構(gòu)高熵合金通常具有較低的室溫強(qiáng)度,極大地限制了其作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用和發(fā)展。此外,關(guān)于中熵合金的研究報道還相對較少,嚴(yán)重制約了新型多主元合金領(lǐng)域的拓展開發(fā)。鑒于此,本文主要開展了兩方面工作:一方面,采用元素合金化的方法分別對CoCrFeNi和Al₇Co₂₄Cr₂₁Fe₂₄Ni₂₄高熵合金進(jìn)行強(qiáng)化;另一方面,分別采用元素合金化和軋制、退火處理兩種方法對CrFeNi中熵合金進(jìn)行強(qiáng)化,并系統(tǒng)地分析了其組織結(jié)構(gòu)演化和強(qiáng)化機(jī)理。首先,制備了一系列具有不同Cr含量的(Al₇Co₂₄Cr₂₁F... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

工程材料的發(fā)展簡化史[20]

結(jié)構(gòu)來提升高熵合金的綜合性能，尤其是單相高熵合金。一方面，通過合金化和熱處理工藝來優(yōu)化單相高熵合金組織結(jié)構(gòu)，而使合金的綜合性能得到提高。比如，He等人[22]通過Al和Ti元素的微量摻雜以及軋制和熱處理工藝，在CoCrFeNi高熵合金基體上析出納米沉淀顆粒，從而強(qiáng)化合金，達(dá)到提高高熵合金綜合性能的目的；Ming等人[9]通過Mo元素的摻雜及后續(xù)的軋制和退火處理，在CoCrFeNi基體上析出納米相，達(dá)到塑性犧牲較孝強(qiáng)度提高較大的目的；Lei等人[28]通過在ZrTiHfNb高熵合金基體中摻雜氧原子，顯著提高了合金的強(qiáng)度和延展性，如圖1-2為ZrTiHfNb系高熵合金的微觀組織和拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。圖1-2（a）鑄態(tài)高熵合金ZrTiHfNb(base)、(ZrTiHfNb)98O2(O-2)和(ZrTiHfNb)98N2(N-2)的微觀組織圖；（b）鑄態(tài)高熵合金ZrTiHfNb(base)、(ZrTiHfNb)98O2(O-2)和(ZrTiHfNb)98N2(N-2)的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線[28]Fig.1-2(a)Microstructureoftheas-castZrTiHfNb(base),(ZrTiHfNb)98O2(O-2),and(ZrTiHfNb)98N2(N-2)HEAs;(b)Tensilestress-straincurvesoftheas-castZrTiHfNb(base),(ZrTiHfNb)98O2(O-2),and(ZrTiHfNb)98N2(N-2)HEAs[28]

燕山大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-4-另一方面，通過引入多尺度或異質(zhì)結(jié)構(gòu)來改善單相高熵合金的微觀組織結(jié)構(gòu)。如，Su等人[29]通過對Fe-Mn-Co-Cr-C高熵合金進(jìn)行冷軋和后續(xù)的退火處理，引入多尺度結(jié)構(gòu)，在維持合金原有塑性的前提下，顯著提高合金的屈服強(qiáng)度；Fu等人[30]通過對Fe29Ni29Co28Cu7Ti7高熵合金進(jìn)行軋制變形和再結(jié)晶退火處理，將合金中原始的粗大晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)楫愘|(zhì)結(jié)構(gòu)，從而使合金的綜合力學(xué)性能顯著提高。這些研究成果極大地鼓舞了廣大科研工作者的科研熱情，同時也將高熵合金的研究推向了高潮。圖1-3給出了從2004年到2019年7月期間，以高熵合金為主題發(fā)表的學(xué)術(shù)論文數(shù)量統(tǒng)計，數(shù)據(jù)來源于WebofScience數(shù)據(jù)庫。從圖中可以看出，高熵合金的研究領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，尤其是近五年，發(fā)展更為顯著，僅2019年上半年就有約885篇與高熵合金相關(guān)的學(xué)術(shù)論文報道。這表明高熵合金的研究在迅速發(fā)展，高熵合金的開發(fā)應(yīng)用前景更加廣闊。圖1-32004年-2019年7月以高熵合金為主題發(fā)表的科技論文數(shù)量柱狀統(tǒng)計圖，數(shù)據(jù)來源于WebofScience數(shù)據(jù)庫Fig.1-3Columnarstatisticalgraphofthenumberofscientificpaperspublishedonthesubjectofhigh-entropyalloysfrom2004toJuly,2019,datafromtheWebofSciencedatabase1.3高熵合金的制備方法高熵合金的制備方法與傳統(tǒng)非晶合金的制備方法大致相同，主要包括：固態(tài)法、液態(tài)法和氣態(tài)法[31]。如圖1-4歸納了高熵合金的主要制備方法。固態(tài)法主要包括機(jī)械合金化法；液態(tài)法主要包括真空電弧熔煉法、真空感應(yīng)熔煉法、激光重熔和激光


本文編號：2940270