高熵合金作為一類極端的高濃溶質(zhì)復(fù)雜固溶體,往往表現(xiàn)出獨(dú)特的力學(xué)性能。在原子尺度下對(duì)高熵合金展開更多的研究從而建立起結(jié)構(gòu)-性能的聯(lián)系,將為合金設(shè)計(jì)提供理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)�；诮趯�(duì)高熵合金微觀成分的濃度起伏方面取得的進(jìn)展,本文采用透射電鏡-原位納米壓縮系統(tǒng)對(duì)NiCoFeCuAgPdPtAu高熵合金納米顆粒力學(xué)性能的尺寸依賴關(guān)系進(jìn)行了研究,以探索高熵合金中濃度波調(diào)控力學(xué)性能的有效尺度,并采用分子動(dòng)力學(xué)模擬和密度泛函理論計(jì)算對(duì)高熵合金納米顆粒中層錯(cuò)能及短程化學(xué)有序趨勢(shì)進(jìn)行了研究�？紤]到小尺寸樣品中氧化對(duì)力學(xué)性能的影響,在進(jìn)行力學(xué)測(cè)試前,本文首先采用環(huán)境氣氛球差校正電鏡對(duì)高熵合金納米顆粒的氧化行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,由于納米顆粒極強(qiáng)的表面效應(yīng),高熵合金納米顆粒中不同元素親氧性差異被弱化,其在與氧氣接觸時(shí)會(huì)在表面生成含有多元素,多價(jià)態(tài)的成分復(fù)雜的非晶氧化層。非晶氧化層在后續(xù)氧化過程中發(fā)生復(fù)雜反應(yīng)并部分結(jié)晶從而形成氧化層非晶態(tài)-晶態(tài)混合的復(fù)雜結(jié)構(gòu),進(jìn)一步減緩氧化層中離子擴(kuò)散速率。這與高熵合金本征的慢擴(kuò)散效應(yīng)一起很大程度上提高了高熵合金的抗氧化性,保證了力學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)的可信度。對(duì)高熵合金納米顆粒的力學(xué)測(cè)試...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.3向二元合金中不斷加入新元素后形成的系列具有簡(jiǎn)單相結(jié)構(gòu)的多主元合金XRD衍射花樣[20]

其中,k為玻爾茲曼常數(shù),w是混合方法數(shù),R是氣體常數(shù)8.314J/K·mol。5種元素等比混合時(shí),其構(gòu)型熵為1.61R,這意味著該五主元合金從完全有序的狀態(tài)(熵可忽略不計(jì))到無序固溶體的過程增加的熵比融化過程高60%,因此無序固溶體狀態(tài)很可能成為高溫下的穩(wěn)定狀態(tài)。由于這一互溶作....

圖1.4組成原子尺寸對(duì)原子占位的影響(a)普通固溶體:溶質(zhì)原子占位被周圍溶劑原子位置限制;(b)高熵合金:多種主元,主元原子尺寸間巨大差異導(dǎo)致原子位置偏離平均位點(diǎn)[17]

晶格畸變效應(yīng)源自于組分原子的尺寸差異以及主溶劑元素的缺失。與傳統(tǒng)合金中晶格結(jié)構(gòu)由主溶劑原子決定不同,高熵合金中每個(gè)晶格位點(diǎn)的位移取決于占據(jù)該位點(diǎn)的原子以及其周圍原子的類型,大原子會(huì)將周圍原子推開,小原子會(huì)受到周圍原子的擠壓。這些畸變導(dǎo)致原子位置的不確定性,從而會(huì)導(dǎo)致較高的構(gòu)型熵,....

圖1.5高熵合金慢擴(kuò)散效應(yīng)(a)Ni原子在不同合金中擴(kuò)散的能量變化示意圖[20];(b)Ni在不同合金中擴(kuò)散系數(shù)和溫度的關(guān)系[17]

這一效應(yīng)使得高熵合金具有良好的高溫性能,包括抗蠕變,耐腐蝕,耐氧化等性能[28,29]。1.2.4“雞尾酒效應(yīng)”

圖1.6傳統(tǒng)合金體系中強(qiáng)度與韌性的trade-off關(guān)系

高熵合金的宏觀力學(xué)性能主要包括強(qiáng)度和韌性。在傳統(tǒng)合金體系中,強(qiáng)度的提升往往以韌性下降為代價(jià),強(qiáng)度與韌性關(guān)系基本符合如圖1.6所示的香蕉狀trade-off關(guān)系。但高熵合金的出現(xiàn)有望打破該趨勢(shì),在圖的右上角得到高強(qiáng)高韌的新型合金體系。E.P.George[43]在對(duì)CrMnFeCo....

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