作為一種新型的多主元合金材料,高熵合金因其優(yōu)異的力學(xué)性能備受關(guān)注。目前研究較多的是以單相BCC結(jié)構(gòu)或FCC結(jié)構(gòu)以及雙相BCC+FCC結(jié)構(gòu)為主的合金,而HCP結(jié)構(gòu)的多主元合金報道的相對較少。本文以高熵合金的理論為基礎(chǔ),通過對二元相圖以及三元相圖的定性分析,設(shè)計了可能形成HCP結(jié)構(gòu)的多主元Al-Sc-Ti-Zr合金,并對其微觀組織以及力學(xué)性能進(jìn)行了分析。主要展開了以下工作:（1）采用合金法測定了1073K下Al-Sc-Ti三元系的等溫截面,分析了二元化合物中第三組元的溶解度,并且通過分析鑄態(tài)合金,確定了合金凝固的初晶相。（2）結(jié)合二元相圖以及四個子三元相圖,通過定性分析設(shè)計了非等原子比的Al15Sc15Ti35Zr35、Al10Sc20Ti35Zr35以及Al5Sc25Ti35Zr35多主元合金。（3）分析了鑄態(tài)Al-Sc-Ti-Zr合金的微觀組織結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)Al15Sc15Ti35Zr35合金主要由β-BCC相以及少量的?+α″+α相構(gòu)成,Al10Sc20Ti35Zr35由BCC和HCP相構(gòu)成,Al5Sc25Ti35Zr35合金為近乎HCP單相。其中抗壓強度最大的為Al10Sc... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于混合熵的合金分類

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-使固溶體相的XRD衍射峰有所降低。由于隨機分布造成嚴(yán)重的晶格畸會阻礙合金的位錯運動，導(dǎo)致合金的變形受到了阻礙，從而使合金有很強的固溶強化提高了合金的硬度，抗壓性能，降低了合金的磨損消耗等。如果原子間的尺寸相差特別大，有可能出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)坍塌從而形成非晶結(jié)構(gòu)，這對大塊非晶合金的研究是有利的。圖1-2晶格畸變示意圖（3）動力學(xué)上的遲滯擴散效應(yīng)合金相的相平衡是通過合金的相變以及相變擴散來完成的，但歸根到底是由于原子間的移動造成的。對于高熵合金，在合金凝固過程中，擴散需要各個原子的相互協(xié)調(diào)來完成，由于原子尺寸的大小不相等，存在晶格畸變，因此原子間的擴散速率受到嚴(yán)重影響，這就導(dǎo)致了新相的形核以及相長大過程被妨礙。目前許多研究人員發(fā)現(xiàn)高熵合金的組元間的擴散系數(shù)相對于一般合金而言要低一個數(shù)量級，這也就延緩了高熵合金相的分解。這種擴散遲滯現(xiàn)象使高熵合金擁有良好的熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性、高溫強度、高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。（4）性能上的雞尾酒效應(yīng)在2003年，雞尾酒效應(yīng)被Ranganathan[9]首次用在一般合金上。由于高熵合金是由多種元素組成的，并且每種元素都可以當(dāng)作主元素，因此每種元素之間會出現(xiàn)相互影響的現(xiàn)象，各個元素共同作用于合金影響合金的整體性能，這種相互協(xié)同作用會使合金的整體性能值超過合金中各個元素的平均值即類似于1+1>2。這種現(xiàn)象為合金元素的選擇，性能的把控，組織結(jié)構(gòu)的預(yù)測提供了一定的鑒賞作用。1.1.2高熵合金的制備方法目前，高熵合金已經(jīng)被應(yīng)用在很多領(lǐng)域，根據(jù)使用目的的不同會要求不同的生產(chǎn)工藝，同時根據(jù)樣品的最初形態(tài)也會使用不同的合成設(shè)備以及合成方法。一般有以下幾種制備方法：（1）真空電弧熔煉法；（2）真空感應(yīng)熔煉法；（3）機械合金化

鹛氐閌牽閡淮文芄蝗哿?的樣品較多、合金晶粒相對細(xì)孝合金的成分較為均勻、致密度比較高。但是由于銅模坩堝的容量有限，大塊兒的合金還是沒法制備。一般對于冷卻速率要求較高時，還往往會連同使用銅模鑄造法。銅模鑄造法的原理是通過建立銅模坩堝的壓差，將處于液態(tài)的合金錠以極快的速度注入水冷模具中，獲得快速冷卻樣品的方法，但是這種方法得到的樣品有時候會很少，造成了原料的浪費。（2）真空感應(yīng)熔煉法與真空電弧爐熔煉法類似，真空感應(yīng)熔煉法也是煉制高熵合金中常用的一種方法。但是其原理和真空熔煉爐卻有所差別，圖1-3為真空感應(yīng)熔煉設(shè)備的內(nèi)部示意圖，它是通過電磁感應(yīng)來產(chǎn)生熱量的，通過包裹在樣品外面的金屬線圈產(chǎn)生渦流，從而加熱熔化合金原料。在熔煉過程中可以對原材料進(jìn)行真空脫氧、脫氮等一系列操作，因此熔煉的合金錠含的雜質(zhì)相對來說較少。由于加熱快，抽真空時間短，操作方便容易控制等特點，這種方法比較適用于探索性的小規(guī)模實驗。圖1-3真空感應(yīng)熔煉爐示意圖（3）機械合金化法機械合金化法又稱球磨法，是一種針對固態(tài)粉末制備的方法。首先將一定量的合金粉末放進(jìn)高能球磨機中與一定量的研磨介質(zhì)（一般為不銹鋼球）混合，之后合金粉末通過不斷地被攪拌研磨，經(jīng)過不斷地碎裂、變形和冷焊，在經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化過程之后，形成成分均勻的納米晶粒[10]或者非晶合金的合金化[11]方法。由

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]AlxFeCoCrNiCu（x=0.25、0.5、1.0）高熵合金的組織結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能研究[J]. 牛雪蓮,王立久,孫丹,Julius Jellinek.  功能材料. 2013(04)
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[3]粉末冶金高速壓制技術(shù)的原理、特點及其研究進(jìn)展[J]. 沈元勛,肖志瑜,溫利平,潘國如,李元元.  粉末冶金工業(yè). 2006(03)

博士論文
[1]高強度TiZrAlV合金的制備及組織性能研究[D]. 景然.燕山大學(xué) 2013
[2]L12相強化的耐熱鋁合金相關(guān)體系熱力學(xué)研究[D]. 薄宏.中南大學(xué) 2013

碩士論文
[1]耐高溫高熵合金的成分設(shè)計和性能優(yōu)化[D]. 姚宏偉.太原理工大學(xué) 2017
[2]CuCrFeNiMn基高熵合金的微觀組織和耐腐蝕性能研究[D]. 房偉峰.鄭州大學(xué) 2014
[3]Al-Ti-Zr三元系相關(guān)系的研究[D]. 楊馮.中南大學(xué) 2014



本文編號：3013112