【摘要】：本文以(Co/Cr/Fe/Ni)_3Nb_x為研究對象,利用非自耗真空電弧熔煉爐制備合金母錠,借助各種分析測試技術(shù)研究合金的組織、成分變化、相組成以及相變過程,并對合金的力學(xué)性能進(jìn)行表征,同時(shí)探究了原子半徑差(δ)、混合焓(ΔH)、電負(fù)性(ΔX)、價(jià)電子濃度(VEC)、d軌道平均能量值(Md)等熱物理參數(shù)對合金相形成的影響。本文借助Themo-Calc相圖模擬軟件,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),繪制了簡易的偽二元相圖。在CoFeNi、CrFeNi、CoCrFe及CoCrNi三元合金中,CoFeNi、CrFeNi和CoCrNi均為單相FCC結(jié)構(gòu),而CoCrFe合金由FCC和σ相組成。加入Nb元素后CoFeNiNb_(0.5)、CrFeNiNb_(0.5)、CoCrFeNb_(0.5)及CoCrNiNb_(0.5)多主元合金中均出現(xiàn)了Laves相。并且,除CoCrFeNb_(0.5)合金外,其余合金中均出現(xiàn)了共晶組織。三元合金中FCC單相合金都表現(xiàn)出了良好的塑性,而CoCrFe合金由于σ相的形成,塑性變差,應(yīng)變僅為17.7%。加入Nb元素后,合金的強(qiáng)度大幅增加,而塑性相比于對應(yīng)的三元合金都有所下降。綜合分析該系列合金,發(fā)現(xiàn)三元CoCrNi及四元CoCrNiNb_(0.5)合金具有最優(yōu)的組織與性能。CoCrNiNb_x多主元合金由FCC及Laves相組成,且共晶組織的體積分?jǐn)?shù)隨著Nb含量的升高先增加后減少。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)x0.46時(shí),為亞共晶合金;當(dāng)x=0.46時(shí),形成完全共晶組織;當(dāng)x0.46時(shí),為過共晶合金。亞共晶合金中,FCC相初生枝晶的硬度隨著Nb含量的增加而增加,過共晶合金中初生Laves相枝晶的硬度較亞共晶合金顯著增加。在CoCrNiNb_x系列多主元合金中FCC相與共晶組織的比例約為2:1時(shí),合金的力學(xué)性能較優(yōu)。試驗(yàn)證明,相預(yù)測參數(shù)δ、ΔH、ΔX及VEC在CoCrNiNb_x系列多主元合金中并不適用,而參數(shù)Md可以較準(zhǔn)確地預(yù)測CoCrNiNb_x多主元合金的相形成規(guī)律,當(dāng)Md≤0.882時(shí),CoCrNiNb_x多主元合金為單相FCC結(jié)構(gòu),而Md0.882時(shí)出現(xiàn)化合物相。熱差分析表明在CoCrNiNb_x多主元合金中,亞共晶合金中存在三個(gè)相變,凝固過程中,亞共晶合金先析出枝晶FCC相,再發(fā)生共晶反應(yīng),隨著溫度進(jìn)一步降低,部分先析出FCC相發(fā)生固態(tài)相變,形成了Laves相,其室溫組織為:先析出FCC相+共晶組織(Laves+FCC)+固態(tài)相變組織(Laves);而過共晶合金只有兩個(gè)相變,凝固過程中,Laves相在枝晶首先形核并長大,隨著溫度降低,發(fā)生共晶反應(yīng)。Themo-calc軟件相圖模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。共晶CoCrNiNb_(0.46)多主元合金經(jīng)不同的熱處理工藝后,相組成未發(fā)生變化,但隨著熱處理溫度的升高及保溫時(shí)間的增加,共晶層片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低,層片間距增加;在900℃保溫72 h后,層片結(jié)構(gòu)幾乎消失。當(dāng)組織中層片結(jié)構(gòu)消失時(shí),合金硬度大幅降低。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG139

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本文編號：2672009