傳統(tǒng)的金屬材料往往是以一兩種元素作為合金基體,添加其他少量元素,制備出均勻的塊體材料。本論文在合金體系設(shè)計(jì)和材料結(jié)構(gòu)構(gòu)筑方法上另辟蹊徑,選擇等原子比的Co-Cr-Fe-Mn-Ni高熵合金作為研究對(duì)象,表面機(jī)械碾壓處理（SMGT）制備出具有表層梯度納米晶的塊體材料。高熵合金的高熵效應(yīng),梯度材料晶粒結(jié)構(gòu)在空間中的不均勻分布使其具備了不同于傳統(tǒng)單主元均勻塊體材料的獨(dú)特性能。采用SMGT的方法,在Co-Cr-Fe-Mn-Ni高熵合金上首次實(shí)現(xiàn)了梯度納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑。通過(guò)調(diào)控SMGT的加工道次,制備出晶粒尺寸從16nm到12μm連續(xù)變化的變形層,與芯部未變形的均勻塊體粗晶材料共同構(gòu)成了梯度材料。隨著加工道次的增加,梯度材料可獲得更深的變形層。通過(guò)對(duì)梯度材料不同深度處微觀結(jié)構(gòu)的解析,可將梯度材料的變形層分為位錯(cuò)控制的粗晶區(qū)域,機(jī)械孿晶控制的細(xì)晶區(qū)域,超細(xì)晶層狀結(jié)構(gòu)區(qū)域,納米層狀結(jié)構(gòu)區(qū)域以及等軸納米晶區(qū)域。研究梯度材料的晶粒細(xì)化機(jī)制,包括低應(yīng)變下的位錯(cuò)滑移誘導(dǎo)晶粒細(xì)化,高應(yīng)變下的機(jī)械孿晶誘導(dǎo)層狀結(jié)構(gòu)的形成,層狀結(jié)構(gòu)的二維減薄,二次孿生使層狀結(jié)構(gòu)破碎成等軸納米晶。研究不同溫度退火對(duì)均勻粗晶Co-Cr-Fe... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

基于混合熵的合金體系分類[18]

Wei Ji等人通過(guò)高能球磨+放電等離子燒結(jié)制備出 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 高。經(jīng)過(guò) 60 個(gè)小時(shí)的球磨，Co-Cr-Fe-Mn-Ni 粉末的晶粒尺寸細(xì)化到 10nm，,BCC 兩種相結(jié)構(gòu)，但是通過(guò)放電等離子燒結(jié)制成的塊體 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 有單相的 FCC 結(jié)構(gòu)，塊體材料的抗壓強(qiáng)度為 1987MPa，維氏硬度為 646HV]等人同樣采用高能球磨+放電等離子燒結(jié)的方法制備了晶粒尺寸 300nm ，極限抗拉強(qiáng)度為 1040MPa，延伸率 6.8%。Shuch[24]等人通過(guò)大塑性變形的方式制備出晶粒尺寸 50nm 的 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 高熵合金塊體材料，抗拉 1950MPa，維氏硬度為 520HV。Shahmir[25]，Shuch[24]等人系統(tǒng)研究了經(jīng)形和再結(jié)晶退火處理后的納米晶 Co-Cr-Fe-Mn-Ni 高熵合金的組織結(jié)構(gòu)和變化，研究發(fā)現(xiàn)，由于形成新的析出相，納米晶Co-Cr-Fe-Mn-Ni高熵合金在度下硬度增加到峰值 630HV。由于沉淀溶解，900℃溫度下退火后硬度降-700℃的溫度區(qū)間形成脆性相，為避免脆性相生成，晶粒長(zhǎng)大等因素對(duì)不利影響，將退火溫度控制在 800℃下退火十分鐘能獲得最佳的強(qiáng)度塑性強(qiáng)度和延伸率分別為 830MPa 和 65％。

維納米材料 (如納米針、納米線等) 、三維空間只有一個(gè)維度上的幾何尺寸度的二維納米材料 (如納米薄膜、超晶格等) 、由納米量級(jí)的顆粒為主體構(gòu)納米材料 (如納米陶瓷、納米玻璃等)。相對(duì)于傳統(tǒng)的晶粒尺寸微米級(jí)別的，納米結(jié)構(gòu)材料晶界所占材料整體的體積分?jǐn)?shù)更高，因此納米結(jié)構(gòu)材料具的力學(xué)性能。納米結(jié)構(gòu)材料廣闊的應(yīng)用前景引起了科學(xué)界和工業(yè)界廣泛的續(xù)的研究。.2 梯度納米材料的定義均勻的納米材料由于晶界的位錯(cuò)塞積作用，一般具有較高的強(qiáng)度，但是由變過(guò)程的應(yīng)變局域化造成的塑形失穩(wěn)，納米塊體材料一般抗塑性變形的能6]。例如塊體材料的 Au 和 Cu 制備成納米薄膜時(shí)，拉伸的塑形只有 1%-2%[2不如相應(yīng)的粗晶塑性。研究表明，金屬材料的梯度納米構(gòu)筑可以改善均勻的塑性惡化[31]。梯度納米材料由外部的梯度納米層(GNG)和芯部的均勻粗G）構(gòu)筑而層，其中 GNG 層的結(jié)構(gòu)單元尺寸在空間上由外到內(nèi)呈梯度變化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬納米結(jié)構(gòu)材料[J]. 盧柯.  科學(xué)觀察. 2017(05)
[2]梯度結(jié)構(gòu)金屬材料研究進(jìn)展[J]. 李毅.  中國(guó)材料進(jìn)展. 2016(09)
[3]梯度納米結(jié)構(gòu)材料[J]. 盧柯.  金屬學(xué)報(bào). 2015(01)
[4]納米晶體材料的研究現(xiàn)狀[J]. 盧柯,周飛.  金屬學(xué)報(bào). 1997(01)

碩士論文
[1]粉末冶金超細(xì)晶FeCoCrMn（Ni）高熵合金的顯微組織與力學(xué)性能[D]. 張進(jìn)福.華南理工大學(xué) 2018
[2]AlxCoCrFeNiTi0.5系高熵合金的微觀組織結(jié)構(gòu)及性能[D]. 張峻嘉.大連理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3341063