多主元高熵合金因其簡單的相組成與優(yōu)異的力學(xué)性能近年來受到了材料學(xué)界的廣泛關(guān)注。但單相高熵合金,特別是單一面心立方結(jié)構(gòu)的高熵合金仍存在屈服強(qiáng)度低、耐磨性差等缺點(diǎn),難以滿足實(shí)際工程應(yīng)用的需求�；诖�,本文以面心立方結(jié)構(gòu)的CrCoNi合金為基礎(chǔ),通過添加Mo元素的方式來改善其屈服強(qiáng)度與耐磨性。系統(tǒng)地考察了Mo含量對(duì)CrCoNiMo_x(x=0,0.25,0.5,0.75和1.0)高熵合金組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)與摩擦學(xué)性能的影響。重點(diǎn)研究了CrCoNi Mo_(0.5)高熵合金在不同溫度下的摩擦學(xué)性能,討論了其高溫摩擦磨損機(jī)理。初步闡述了高熵合金的高溫氧化及其對(duì)高溫摩擦磨損行為的作用機(jī)制。取得如下的主要成果與結(jié)論:1.采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備的CrCoNi Mo_x高熵合金組織均勻、致密度高。隨著Mo含量的增加,合金的硬度與屈服強(qiáng)度明顯提高,但塑性變差,其斷裂韌性值先增大后減小,這主要與Mo原子的固溶強(qiáng)化與脆硬金屬間化合物的形成有關(guān)。當(dāng)x≤0.5時(shí),合金的耐磨性與硬度值呈正相關(guān);當(dāng)x0.5時(shí),合金耐磨性的提升不再明顯。隨著Mo含量的增加,合金的磨損機(jī)制由磨粒磨損向黏著磨損和脆性脫落逐漸轉(zhuǎn)變。2.CrCoNiMo_(0.5)合金具有良好的抗高溫軟化性能,800 ~o C時(shí)其硬度值仍可達(dá)365 HV,是CrCoFeNi高熵合金的1.9倍和316L不銹鋼的2.7倍。這主要與高熵合金嚴(yán)重的晶格畸變、Mo原子強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用以及金屬間化合物的形成有關(guān)。在200~400 ~o C的溫度范圍內(nèi),CrCoNiMo_(0.5)/Si_3N_4摩擦副的摩擦系數(shù)較高,磨損率較大,磨粒磨損與黏著磨損是合金的主要磨損機(jī)制,合金的高溫軟化是摩擦系數(shù)與磨損率變化的主要原因。隨著溫度的進(jìn)一步升高,摩擦系數(shù)減少,磨損率降低,氧化磨損逐漸成為合金的主要磨損機(jī)制。800 ~o C時(shí)摩擦副的摩擦系數(shù)約為0.34,合金磨損率僅為1.14×10~-66 mm~3·N~(-1)·m~(-1)。3.Cr元素的含量對(duì)CrCoNi合金的抗高溫氧化性能起主導(dǎo)作用,其在800 ~o C下的氧化增重速率明顯低于常規(guī)的Ni20Cr合金,而與其Cr含量相等的Ni Cr_(33.4)合金相當(dāng)。高溫條件下,CrCoNi合金的磨痕表面會(huì)形成一層具有減摩抗磨作用的氧化膜。800 ~o C摩擦實(shí)驗(yàn)后,磨痕外的氧化產(chǎn)物只有Cr_2O_3,而在磨痕內(nèi)除Cr_2O_3外,還存在Ni Cr_2O_4和Co Cr_2O_4。這是因?yàn)楹辖鸬母邷啬Σ吝^程是一個(gè)化學(xué)氧化和機(jī)械磨損的動(dòng)態(tài)耦合過程,二者既相互作用又相互影響。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG139
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 高熵合金概念的提出與發(fā)展
    1.2 高熵合金的性能特點(diǎn)
        1.2.1 組織結(jié)構(gòu)
        1.2.2 力學(xué)性能
        1.2.3 摩擦學(xué)性能
        1.2.4 抗氧化性能
        1.2.5 其它性能
    1.3 高熵合金的制備
    1.4 高熵合金的應(yīng)用前景
    1.5 課題研究內(nèi)容及意義
第2章 樣品制備與實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 樣品制備
    2.3 性能測(cè)試
        2.3.1 力學(xué)性能測(cè)試
        2.3.2 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)
        2.3.3 高溫氧化實(shí)驗(yàn)
    2.4 材料分析方法
x高熵合金的組織結(jié)構(gòu)與室溫性能'>第3章 CrCoNiMo_x高熵合金的組織結(jié)構(gòu)與室溫性能
    3.1 引言
x高熵合金的組織結(jié)構(gòu)'>    3.2 CrCoNiMo_x高熵合金的組織結(jié)構(gòu)
        3.2.1 物相組成
        3.2.2 微觀組織
x高熵合金的室溫力學(xué)性能'>    3.3 CrCoNiMo_x高熵合金的室溫力學(xué)性能
        3.3.1 致密度與硬度
        3.3.2 壓縮性能
        3.3.3 斷裂韌性
x高熵合金的室溫摩擦磨損性能'>    3.4 CrCoNiMo_x高熵合金的室溫摩擦磨損性能
        3.4.1 摩擦系數(shù)與磨損率
        3.4.2 磨損機(jī)理
    3.5 本章小結(jié)
0.5高熵合金的高溫摩擦學(xué)性能'>第4章 CrCoNiMo_0.5高熵合金的高溫摩擦學(xué)性能
    4.1 引言
0.5高熵合金的高溫硬度'>    4.2 CrCoNiMo_0.5高熵合金的高溫硬度
    4.3 低真空加熱條件下高熵合金的表面形貌變化
0.5高熵合金的高溫摩擦磨損性能'>    4.4 CrCoNiMo_0.5高熵合金的高溫摩擦磨損性能
        4.4.1 摩擦系數(shù)
        4.4.2 磨損率
        4.4.3 磨損機(jī)理
    4.5 本章小結(jié)
第5章 CrCoNi高熵合金的高溫氧化與高溫摩擦學(xué)性能
    5.1 引言
    5.2 熱力學(xué)計(jì)算
    5.3 CrCoNi高熵合金的高溫氧化性能
        5.3.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線
        5.3.2 氧化層的物相組成與微觀形貌
    5.4 CrCoNi高熵合金的高溫摩擦磨損性能
        5.4.1 摩擦系數(shù)
        5.4.2 磨損率
        5.4.3 磨損機(jī)理
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

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1 苗軍偉;CrCoNi系多主元高熵合金的組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)與摩擦學(xué)性能[D];蘭州理工大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2877953