【摘要】：高熵合金是近年來發(fā)展出來的一種多主元合金。其合金設(shè)計理念打破了長達千年的以一或兩種元素為主元的合金設(shè)計思路,開拓了合金設(shè)計的新領(lǐng)域。性能上,高熵合金具有明顯優(yōu)于傳統(tǒng)合金的潛質(zhì)。但現(xiàn)階段,高熵合金仍處于探索性研究階段,在理論和應用方面都很不成熟,離高熵合金的商業(yè)化應用還有很大的距離。因此,有必要集中力量針對性的對有可能在某些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應用的高熵合金展開研究。高熵合金的固溶強化效應、遲滯擴散效應利于合金的熱穩(wěn)定、高溫抗軟化、以及高溫強度等性能。為探索出具有耐高溫潛質(zhì)及應用性的高熵合金,本文首先研究了AlCoCr_2FeMo_(0.5)Ni高熵合金。文獻報道該合金的高溫硬度以及熱穩(wěn)定性均優(yōu)于Inconel 718鎳基高溫合金,但經(jīng)實驗室研究發(fā)現(xiàn),AlCoCr_2Fe Mo_(0.5)Ni高熵合金存在嚴重的脆性,其顯微組織由BCC結(jié)構(gòu)的基體、大量脆性σ相及NiAl金屬間化合物組成,并且通過熱處理的方式難以改善其塑韌性,因此該合金現(xiàn)階段難以作為結(jié)構(gòu)材料。針對高熵合金的大數(shù)據(jù)體系、高熵合金研究形式的單一以及傳統(tǒng)試錯法的缺陷,本文采用了新穎的A_xB_yC_(100-a-b-x-y)D_aE_b…高熵合金設(shè)計形式(該形式可根據(jù)性能要求設(shè)定D,E…主元成分,A、B、C主元含量可在0~50%之間變化并進行協(xié)同性作用),并結(jié)合高熵合金形成相判據(jù),在AlCoCrFeMoNi高熵合金系中,利用高通量的計算方法,設(shè)計了4種新型高熵合金并進行了實驗研究。結(jié)果如下:(1)4種新型高熵合金的組織均符合預期,其中AlCoCrFeMo_(0.05)Ni_2高熵合金力學性能優(yōu)異具有耐高溫潛質(zhì),其顯微組織由FCC結(jié)構(gòu)、BCC結(jié)構(gòu)固溶體以及BCC結(jié)構(gòu)的納米析出相組成,鑄態(tài)時其室溫抗拉強度為970MPa,700℃時高溫抗拉強度達640MPa。(2)對比分析AlCoCrFeMo_(0.05)Ni_2高熵合金的鍛態(tài)與鑄態(tài)組織性能后,發(fā)現(xiàn)鍛造后,該合金組織顯著細化,強塑性大幅提升,抗拉強度達1208MPa,斷后伸長率為25%。(3)對AlCoCrFeMo_(0.05)Ni_2高熵合金進行固溶及時效處理研究后,發(fā)現(xiàn)合金中析出了大量的針狀新相,并隨固溶溫度的升高而發(fā)生粗化及回熔,合金硬度下降。新相的彌散強化作用使該合金具有顯著的時效硬化現(xiàn)象,在650℃~700℃之間,時效硬化效果最佳。BCC結(jié)構(gòu)的納米級析出相經(jīng)時效處理后,發(fā)生粗化長大,并向晶界聚集,形成σ相,導致該合金脆化。(4)AlCoCrFeMo_(0.05)Ni_2高熵合金鍛態(tài)經(jīng)680℃時效8h后,抗拉強度可達1393MPa,屈服強度可達1080MPa,斷后伸長率為19.5%。高溫下,該合金具有優(yōu)異的熱塑性,經(jīng)700℃時效150h后,在700℃下拉伸的斷后伸長率可以達到80%。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG139
【圖文】：

已開發(fā)且具有實用性的合金大概有 30 多等。這種以一或兩種元素為主，通過添時代持續(xù)至今，其發(fā)展已經(jīng)趨于成熟[1]。雜的析出相出現(xiàn)的越多，尤其是脆性相如吉布斯相律 P=N+1 所示，相的種類取成分未得到突破，性能也難以提升，可謂并未放棄，依然嘗試突破成分范圍的限顯著優(yōu)于傳統(tǒng)合金并成為研究熱點[5]。源于學者對非晶材料的探索，認為高的混將多種元素等摩爾比混合以尋求大塊非形成了簡單固溶體相而非玻璃相，高熵預測，如圖 1.1 所示[7]。這種現(xiàn)象由臺灣熵抑制了金屬間化合物的產(chǎn)生，并將此種

圖 1.2 按混合熵大小的合金分類[12,15] Alloy classification according to the entropy of mix

【參考文獻】

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本文編號：2731606