高熵和中熵合金是在探索熵對穩(wěn)定化學無序的固溶體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)無序的非晶結(jié)構(gòu)基礎上發(fā)展而來,且非等原子比-多相第二代高熵合金中每種元素的原子數(shù)以不同比例調(diào)配,合金的設計自由度更大、性能上的“雞尾酒”效應發(fā)揮更充分,通常同時具有高強、高溫熱穩(wěn)定性和高耐蝕性等,彌補了亞穩(wěn)態(tài)材料室溫脆性以及亞穩(wěn)晶化的不足,近年來其開發(fā)與研究工作備受關注。本文以中熵合金Fe_77.3-x7.3-x Mn_x Si_9.1Cr_9.8C_3.8（x=14³7,at.%）為研究對象,利用磁懸浮熔煉+真空吸鑄法制備棒狀試樣,由熱力學模型計算相關參數(shù)及合金層錯能,分析Mn含量變化對合金微觀組織及室溫力學性能的影響,并研究了低溫處理及高溫熱處理對中熵合金微觀組織及力學性能的影響。首先,由Boltzmann統(tǒng)計熱力學理論,計算了Fe_77.3-x7.3-x Mn_x Si_9.1Cr_9.8C_3.8（x=1... 

【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

N組元合金按等原子比混合時合金混合熵[3]

，其熵值不小于1.5R。由圖1.1可見，當組元數(shù)增加到一定值時，合金混合熵隨組元數(shù)增長的速率已減慢，遠不及五元合金混合熵的增長速率，可見當組元數(shù)達到一定數(shù)值時，已不能再單純地依賴增加組元數(shù)目來顯著提高合金材料的混合熵。然而，隨著研究的進一步發(fā)展，在這個根據(jù)熵值來劃分合金種類的普遍接受但并不嚴謹?shù)亩x下，學者對于中高熵合金的定義又有所拓展，如近年來學者提出的近等原子比或非等原子比高熵合金[6,7]。這些新合金設計理念的提出大大豐富了中熵、高熵合金系統(tǒng)種類，使得中熵、高熵合金的開發(fā)應用更加廣泛。圖1.2通過混合熵對合金的劃分圖

子半徑的原子碰撞激烈、隨機自由分布使得晶胞單元內(nèi)畸變程度很大，兼之原子間的強烈鍵合力的作用，使得原子在自由擴散過程中克服周圍相互作用力需要更多的能量，而在融入“新集體”過程中同樣也要做更多功，同時在原子遷移過程中不停地與周圍隨機分布的原子碰撞消耗能量，因此擴散過程的進行很大程度地被抑制，即出現(xiàn)遲滯擴散效應。擴散速率的降低大大削弱了塑韌性較好的固溶體相的產(chǎn)生。合金的流動性不及純金屬，因此成型后在原子尺度上晶胞內(nèi)通常會有點缺陷及空位，擴散的實質(zhì)就是高能態(tài)原子受激發(fā)遷移填充空位的過程，如圖1.2所示，但空位填充的過程也不是一蹴而就的，需要考慮原子間的相互作用力及填充后系統(tǒng)能量有無突變。若受激發(fā)原子填充后能量使系統(tǒng)平穩(wěn)，再無二次激發(fā)現(xiàn)象，此時原子處于能量較低的穩(wěn)定態(tài)，不再發(fā)生躍遷；若游離原子填充空位后仍處于高能態(tài)，此時高能態(tài)的原子并不穩(wěn)定，而是在晶格平衡位置受力振動，發(fā)生二次躍遷。圖1.2原子尺度的空缺影響能量及擴散速率[8]由于制備中熵合金元素多樣，元素具有唯一性，不同元素具有不同性質(zhì)，各種元素間彼此影響，去粗取精，使得中熵合金呈現(xiàn)出復合效應，表現(xiàn)為某一元素突出的特性會帶動合金整體在該方面突出的性能表現(xiàn)。如鋼中添加微量P、S元素將會使材料變脆，材料性能嚴重降低；合金中添加Cu、Au等有色金屬會使金屬材料顏色變沉；而Li、Al等輕金屬的添加明顯降低合金密度，在保證合金強度的同時降低材料質(zhì)量，這類材料也是航空領域界的迫切需求；同時Cr、Mo、Ni等元素的添加會使合金耐腐蝕性能大大提高，從而制備出潮濕環(huán)境所需的耐蝕材料。這種現(xiàn)象類似于合金優(yōu)性能的“強強聯(lián)合”，因而使得中熵合金性能突出，達到傳統(tǒng)合金所不能企及的高度。中熵合金的設計本就是近年來地方新課題?


本文編號：3023100