發(fā)布時間：2020-05-18 10:59

【摘要】：FeCoCrNiMn高熵合金具有簡單的晶體結(jié)構(gòu)以及優(yōu)良的塑韌性,但其強(qiáng)度較低,于是擬添加N元素以提高合金強(qiáng)度。由于粉末冶金制備的合金具有晶粒細(xì)小、成分均勻、原材料利用率高等優(yōu)點,所以本文采用此方法制備FeCoCrNiMnNx(x=0,0.1,0.2,0.3,mol)高熵合金,然后利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、力學(xué)萬能試驗機(jī)、電化學(xué)工作站等,研究N元素對FeCoCrNiMn高熵合金組織結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究結(jié)果表明:1)FeCoCrNiMnNx系高熵合金粉末在機(jī)械合金化過程中,隨著球磨時間的增加,各合金元素逐漸合金化,并在球磨45h后形成了FCC固溶體;經(jīng)真空熱壓燒結(jié)后各合金的相組成基本一致,即為FCC主相、τ相、Cr2N相以及少量的碳化物M23C6(M=Cr、Fe、Co),還發(fā)現(xiàn)納米孿晶。2)燒結(jié)溫度對FeCoCrNiMn高熵合金組織結(jié)構(gòu)與性能具有重要影響。合金在900℃C～1000℃C之間已完全燒結(jié),其顯微組織形貌為大塊白色低Cr的FCC基體相以及不規(guī)則黑色富Cr含量的析出相;隨著燒結(jié)溫度的升高,合金的硬度先增加后減小,伴隨著塑性逐漸增加,從綜合力學(xué)性能考慮:該高熵合金的最佳燒結(jié)溫度為90℃。3)N元素對FeCoCrNiMn高熵合金具有明顯的強(qiáng)化作用。隨著N含量的提高,合金的屈服強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度以及硬度均為逐漸增加,但伴隨著塑性的下降,而且合金的耐磨性也逐漸提高,磨損機(jī)制為輕微剝落磨損與磨粒磨損。4)添加N元素有利于提高FeCoCrNiMn高熵合金的抗高溫氧化性能。隨著N含量的提高,合金的氧化速率反而減慢;800℃C時,合金的表面氧化層均以Mn3O4為主以及少量的MnCr2O4;900℃時,合金的表面氧化層均以Mn3O4為主;1000℃C時,合金的表面氧化層均出現(xiàn)剝落現(xiàn)象,除了氧化物Mn304、MnCr2O4外,還出現(xiàn)CrO、Cr203等氧化物。5)FeCoCrNiMnNx系高熵合金在3.5w.t%NaCl溶液中,FeCoCrNiMnN0.2合金的自腐蝕電流密度最小;在3.5w.t%NaOH溶液中,FeCoCrNiMnN0.3合金的自腐蝕電流密度最小;在1mol/L H2SO4溶液中,隨著N含量的提高,自腐蝕電位先減小后增大,FeCoCrNiMnN0.1合金的自腐蝕電流密度最小而表現(xiàn)出最好的耐腐蝕性。
【圖文】：

以添加更多的主元使Ｇｉｂｂｓ自由能降低，從而提高合金體系的穩(wěn)定性。根據(jù)公式逡逑（１－２）可以計算得到不同主元數(shù)的等摩爾高熵合金體系的主元數(shù)與混合熵的關(guān)逡逑系曲線，如圖１－１所示�？梢钥闯觯婚_始合金體系的混合熵隨主元數(shù)目的增加逡逑２逡逑

ｑ邋—邋ｊ原子對應(yīng)的摩爾百分?jǐn)?shù)逡逑通過公式（１－５）和公式（１－６）可以計算出多主元高熵合金參數(shù)Ｓ和Ｑ的函逡逑數(shù)關(guān)系，如圖１－２所示。從中可知，如果考慮到主元尺寸、混合焓以及混合熵這逡逑三者對多主元高熵合金形成穩(wěn)定固溶體結(jié)構(gòu)的影響，其判斷標(biāo)準(zhǔn)為：￡１＾１．１，，ＳＳ逡逑６．６％。逡逑？邋□邐Ｓｏｌｉｄ邋Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ邋（Ｓ）逡逑Ｘ邐？邐Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｓ邋（Ｉ）逡逑＼邐▲邐Ｓ＋ｌ逡逑１００邋＇邐＼邐%煎危攏停牽螅ǎ攏╁義稀鰣未ｅ澹潁潁ⅲ裕潁蟈寤叔澹殄澹村危村澹觥觥觥觶垮�，邋ｔ－￣}裕蓿椋澹殄澹澹殄義

本文編號：2669614