熱處理對FeCrMnNiCo_x合金微觀組織及力學性能的影響
發(fā)布時間：2020-12-18 11:03
金屬粉體經行星式球磨機混合后,采用真空熔鑄技術制備FeCrMnNiCo,FeCrMnNiCo0.5,FeCrMnNi 3種多主元合金。采用金相顯微鏡、掃描電鏡（SEM）、硬度計、萬能拉伸試驗機,研究熱處理溫度對3種多主元合金微觀組織、拉伸性能和硬度的影響。結果表明:900℃熱處理后的FeCrMnNi合金硬度最大為380HV;經過700℃熱處理后FeCrMnNiCo0.5塑性最大,其斷后伸長率為54.7%。同一熱處理溫度下,隨著Co含量增多,組織從樹枝狀轉變成蜂窩狀,抗拉強度減小。同一種合金硬度隨著熱處理溫度升高呈現(xiàn)增大的趨勢,這可能與熱處理后析出相增多有關,但其抗拉強度基本不變。
【文章來源】：材料工程. 2020年06期 北大核心
【文章頁數】：6 頁
【部分圖文】：
室溫下FeCrMnNiCox(x=0,0.5,1.0)合金的XRD譜圖
圖2,3分別為700 ℃和900 ℃熱處理后FeCrMnNiCox(x=0,0.5,1.0)的SEM形貌。從圖2(a)中可以發(fā)現(xiàn),700 ℃熱處理后,FeCrMnNi析出的第二相存在大量的樹枝晶結構,這種枝晶結構導致材料的微觀結構不夠致密,導致其抗拉強度很高,塑性卻很差。這種結構并不是偶然出現(xiàn),而是遍布于材料內部,呈彌散、均勻地分布,造成這種情況可能存在兩種原因:一是合金中某些元素在形成固溶體時,由于晶格常數突變,導致晶格塌陷;二是在熱處理時,處理時間或者溫度不夠,導致材料內部不同相之間殘存應力不能及時消除,這種殘余應力就會造成不同相彼此之間的相互作用,導致枝晶的產生,進而造成組織不致密現(xiàn)象的出現(xiàn)。由圖3(a)所示,不含Co時,FeCrMnNi合金中以Cr7Ni3,Fe0.64Ni0.36和Cr0.19Fe0.7Ni0.11相為主,彌散分布于合金內,且夾雜的第二相形貌不再是羽毛狀的樹枝晶,而是稍致密的粒狀和塊狀混合的第二相,說明900 ℃熱處理對殘存應力的消除效果明顯。圖2(b)是700 ℃熱處理后FeCrMnNiCo0.5合金的SEM形貌,它的組織類似軋制后的,呈現(xiàn)為朝向一致的纖維狀組織,這種朝向一致的纖維狀組織,使得合金表面存在著大量的微裂紋,其原因是因為在同一熱處理溫度下,Co的添加抑制了第二相的析出,合金的殘余內應力不能以第二相析出的方式完全釋放,再加上多元合金原子尺寸有差異,在形成固溶體時協(xié)同困難,此時原子擴散加劇,產生位錯滑移從而產生類似滑移帶的纖維狀組織。圖3(b)中纖維狀滑移帶和蜂窩狀組織共存的原因,是因為較高的熱處理破壞了滑移帶的生成,殘余應力在較高的熱處理溫度下隨第二相的長大釋放。從圖2(c)和圖3(c)中可以看出,合金的表面組織都呈現(xiàn)凹凸不平的蜂窩狀,這說明同一熱處理溫度下,Co的過量添加會導致合金組織的不致密性,較高的熱處理溫度會促進合金組織的長大,導致合金存在大量缺陷和空位。圖3 900 ℃熱處理后FeCrMnNiCox(x=0,0.5,1.0)的SEM形貌
圖2 700 ℃熱處理后FeCrMnNiCox(x=0,0.5,1.0)的SEM形貌比較圖2,3中不同溫度下的熱處理組織可以發(fā)現(xiàn),Co含量為0.5時,經過700 ℃熱處理后的合金組織最好,此時的合金組織由纖維帶狀構成,這種組織會在材料發(fā)生塑性變形時產生較多的滑移帶,促進位錯的運動,進而對材料的塑形和韌性有極大的提高。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Al0.1CoCrFeNi高熵合金的力學性能和變形機理[J]. 陳剛,王璐,楊靜,李強,呂品,馬勝國. 材料工程. 2019(01)
[2]熱處理對FeCrVTiMo高熵合金微觀組織及力學性能的影響[J]. 張博文,唐清秋,鐘志宏. 熱加工工藝. 2018(14)
[3]激光熔覆沉積成形NbMoTaTi難熔高熵合金的組織與強度研究[J]. 李青宇,李滌塵,張航,張安峰,梁景怡,王興理想,閆浩祺. 航空制造技術. 2018(10)
[4]AlxCrCuFeNi2多主元高熵合金的摩擦磨損性能[J]. 劉用,馬勝國,劉英杰,張騰,楊慧君. 材料工程. 2018(02)
[5]高熵合金制備及研究進展[J]. 陳永星,朱勝,王曉明,杜文博,張垚. 材料工程. 2017(11)
[6]熱處理對冷軋變形Al0.3CoCrFeNi高熵合金組織與力學性能的影響[J]. 孫永哲,田笑,魏亞風,莊艷歆. 材料熱處理學報. 2017(09)
[7]冷軋對Al10Cu25Co20Fe20Ni25高熵合金組織結構及力學性能的影響[J]. 王重,林萬明,馬勝國,楊慧君,梁紅玉,喬珺威. 材料工程. 2015(08)
[8]熱處理對Al0.5CoCrFeNiB0.2高熵合金組織結構及力學性能的影響[J]. 唐群華,蔡建賓,吳桂芬,戴品強. 鑄造. 2011(01)
[9]高熵合金研究的新進展[J]. 高家誠,李銳. 功能材料. 2008(07)
本文編號：2923890
【文章來源】：材料工程. 2020年06期 北大核心
【文章頁數】：6 頁
【部分圖文】：
室溫下FeCrMnNiCox(x=0,0.5,1.0)合金的XRD譜圖
圖2,3分別為700 ℃和900 ℃熱處理后FeCrMnNiCox(x=0,0.5,1.0)的SEM形貌。從圖2(a)中可以發(fā)現(xiàn),700 ℃熱處理后,FeCrMnNi析出的第二相存在大量的樹枝晶結構,這種枝晶結構導致材料的微觀結構不夠致密,導致其抗拉強度很高,塑性卻很差。這種結構并不是偶然出現(xiàn),而是遍布于材料內部,呈彌散、均勻地分布,造成這種情況可能存在兩種原因:一是合金中某些元素在形成固溶體時,由于晶格常數突變,導致晶格塌陷;二是在熱處理時,處理時間或者溫度不夠,導致材料內部不同相之間殘存應力不能及時消除,這種殘余應力就會造成不同相彼此之間的相互作用,導致枝晶的產生,進而造成組織不致密現(xiàn)象的出現(xiàn)。由圖3(a)所示,不含Co時,FeCrMnNi合金中以Cr7Ni3,Fe0.64Ni0.36和Cr0.19Fe0.7Ni0.11相為主,彌散分布于合金內,且夾雜的第二相形貌不再是羽毛狀的樹枝晶,而是稍致密的粒狀和塊狀混合的第二相,說明900 ℃熱處理對殘存應力的消除效果明顯。圖2(b)是700 ℃熱處理后FeCrMnNiCo0.5合金的SEM形貌,它的組織類似軋制后的,呈現(xiàn)為朝向一致的纖維狀組織,這種朝向一致的纖維狀組織,使得合金表面存在著大量的微裂紋,其原因是因為在同一熱處理溫度下,Co的添加抑制了第二相的析出,合金的殘余內應力不能以第二相析出的方式完全釋放,再加上多元合金原子尺寸有差異,在形成固溶體時協(xié)同困難,此時原子擴散加劇,產生位錯滑移從而產生類似滑移帶的纖維狀組織。圖3(b)中纖維狀滑移帶和蜂窩狀組織共存的原因,是因為較高的熱處理破壞了滑移帶的生成,殘余應力在較高的熱處理溫度下隨第二相的長大釋放。從圖2(c)和圖3(c)中可以看出,合金的表面組織都呈現(xiàn)凹凸不平的蜂窩狀,這說明同一熱處理溫度下,Co的過量添加會導致合金組織的不致密性,較高的熱處理溫度會促進合金組織的長大,導致合金存在大量缺陷和空位。圖3 900 ℃熱處理后FeCrMnNiCox(x=0,0.5,1.0)的SEM形貌
圖2 700 ℃熱處理后FeCrMnNiCox(x=0,0.5,1.0)的SEM形貌比較圖2,3中不同溫度下的熱處理組織可以發(fā)現(xiàn),Co含量為0.5時,經過700 ℃熱處理后的合金組織最好,此時的合金組織由纖維帶狀構成,這種組織會在材料發(fā)生塑性變形時產生較多的滑移帶,促進位錯的運動,進而對材料的塑形和韌性有極大的提高。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Al0.1CoCrFeNi高熵合金的力學性能和變形機理[J]. 陳剛,王璐,楊靜,李強,呂品,馬勝國. 材料工程. 2019(01)
[2]熱處理對FeCrVTiMo高熵合金微觀組織及力學性能的影響[J]. 張博文,唐清秋,鐘志宏. 熱加工工藝. 2018(14)
[3]激光熔覆沉積成形NbMoTaTi難熔高熵合金的組織與強度研究[J]. 李青宇,李滌塵,張航,張安峰,梁景怡,王興理想,閆浩祺. 航空制造技術. 2018(10)
[4]AlxCrCuFeNi2多主元高熵合金的摩擦磨損性能[J]. 劉用,馬勝國,劉英杰,張騰,楊慧君. 材料工程. 2018(02)
[5]高熵合金制備及研究進展[J]. 陳永星,朱勝,王曉明,杜文博,張垚. 材料工程. 2017(11)
[6]熱處理對冷軋變形Al0.3CoCrFeNi高熵合金組織與力學性能的影響[J]. 孫永哲,田笑,魏亞風,莊艷歆. 材料熱處理學報. 2017(09)
[7]冷軋對Al10Cu25Co20Fe20Ni25高熵合金組織結構及力學性能的影響[J]. 王重,林萬明,馬勝國,楊慧君,梁紅玉,喬珺威. 材料工程. 2015(08)
[8]熱處理對Al0.5CoCrFeNiB0.2高熵合金組織結構及力學性能的影響[J]. 唐群華,蔡建賓,吳桂芬,戴品強. 鑄造. 2011(01)
[9]高熵合金研究的新進展[J]. 高家誠,李銳. 功能材料. 2008(07)
本文編號：2923890
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