發(fā)布時間：2020-10-10 18:11

　　 多主元高熵合金是指“由不少于四種主要元素且每種組成元素的原子百分比含量在5-35at.%的新型合金”。由于具有高熵效應(yīng),高熵合金容易形成簡單的固溶體相,如FCC或BCC結(jié)構(gòu)固溶體。這種新型合金具有高強度、高硬度、耐磨、高的熱穩(wěn)定性、特殊的電、磁性能與優(yōu)異的低溫力學(xué)性能等特點,已成為當(dāng)今材料領(lǐng)域研究的熱點之一。本文采用機械合金化-放電等離子燒結(jié)法制備并研究了AlxFeNiCoCr系高熵合金的相組成、微觀組織和力學(xué)性能等;研究了添加Ti、Mn元素以及改變Co、Ni含量對AlFeNiCoCr系高熵合金組織與性能的影響;并研究了球磨工藝、燒結(jié)溫度和引入增強相(復(fù)合化)對該系高熵合金的組織與性能的影響。本文主要得到以下結(jié)論:(1)Al含量的增加促進球磨時合金粉末中BCC相的形成;經(jīng)SPS燒結(jié)后,FeNiCoCr形成了FCC簡單固溶體相和微量的富Cr相,Al0.25FeNiCoCr形成了單一FCC結(jié)構(gòu)的固溶體,Al0.5FeNiCoCr、Al0.75FeNiCoCr和AlFeNiCo Cr則形成了FCC+BCC的雙相結(jié)構(gòu),其中FCC相為富Fe-Co-Cr相,BCC相為富Al-Ni相。TEM分析表明FeNiCoCr和Al0.75FeNiCoCr的FCC相中均含有少量的納米孿晶。(2)隨著合金中Al元素含量的增加,合金的強度和硬度提高,但塑性下降。Al0.75FeNiCoCr具有較好的壓縮性能,壓縮屈服強度、斷裂強度和斷裂應(yīng)變分別為1938MPa、2221MPa和7.6%。FeNiCoCr塑性最好,拉伸屈服強度、抗拉強度和延伸率分別為1295MPa、1315MPa和1.7%。(3)添加Ti到Al0.75FeNiCoCr中,合金形成了富Al-Ti-Ni的BCC相。5at.%Ti的加入增強了固溶強化作用,使合金強度提高,塑性下降。Mn元素的添加改變了合金中FCC和BCC固溶體的固有性質(zhì),使合金的壓縮強度和塑性都下降。Co和Ni含量提高有利于合金中形成FCC相,并且燒結(jié)過程中納米晶長大較慢從而在塊體材料中形成更的多納米晶,最終導(dǎo)致強度提高以及塑性降低。(4)與45h干磨+5h濕磨的工藝相比,全程濕磨工藝制備的Al0.75FeNiCoCr粉末經(jīng)SPS燒結(jié)后塊體強度和硬度提高,而塑性降低。1200℃燒結(jié)的Al0.75FeNiCoCr合金塊體晶粒長大,屈服強度降低,而塑性提高,表現(xiàn)出良好的加工硬化能力。TiC和WC增強Al0.75FeNiCoCr基復(fù)合材料中的TiC與WC增強相主要分布在基體合金的FCC相中。加入增強相后,TiC和WC增強的Al0.75FeNiCoCr基復(fù)合材料強度提高,塑性下降。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TF125
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 高熵合金的研究進展
        1.2.1 形成機理
        1.2.2 微觀組織及晶體結(jié)構(gòu)
        1.2.3 性能特點
    1.3 AlFeNiCoCr系高熵合金研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究內(nèi)容
    1.5 課題來源
第二章 研究方案與實驗方法
    2.1 合金成分的設(shè)計
    2.2 高熵合金的制備方法
        2.2.1 高熵合金粉末的制備
        2.2.2 高熵合金塊體的制備
    2.3 顯微組織與結(jié)構(gòu)的分析方法
        2.3.1 XRD衍射儀
        2.3.2 掃描電子顯微鏡
        2.3.3 透射電子顯微鏡
    2.4 性能測試方法
        2.4.1 塊體樣品的相對致密度測定
        2.4.2 維氏硬度測定
        2.4.3 壓縮性能測定
        2.4.4 拉伸性能測定
xFeNiCoCr系高熵合金的組織與性能'>第三章 Al_xFeNiCoCr系高熵合金的組織與性能
xFeNiCoCr系高熵合金的相組成與微觀組織'>    3.1 Al_xFeNiCoCr系高熵合金的相組成與微觀組織
        3.1.1 機械合金化行為
        3.1.2 塊體高熵合金的相組成及微觀組織
xFeNiCoCr系高熵合金的相形成機制'>    3.2 Al_xFeNiCoCr系高熵合金的相形成機制
xFeNiCoCr系高熵合金的力學(xué)性能'>    3.3 Al_xFeNiCoCr系高熵合金的力學(xué)性能
    3.4 本章小結(jié)
第四章 合金元素對AlFeNiCoCr系高熵合金的影響
    4.1 Ti的添加對AlFeNiCoCr系高熵合金組織與性能的影響
        4.1.1 機械合金化行為
        4.1.2 Ti元素的添加對合金塊體的相組成與微觀組織的影響
        4.1.3 Ti元素的添加對合金力學(xué)性能的影響
    4.2 Mn的添加對AlFeNiCoCr系高熵合金組織與性能的影響
        4.2.1 Mn的添加對高熵合金的組織和結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.2 Mn的添加對高熵合金力學(xué)性能的影響
    4.3 改變Co含量對AlFeNiCoCr系高熵合金組織與性能的影響
        4.3.1 機械合金化行為
        4.3.2 合金塊體的相組成與微觀組織
        4.3.3 合金的力學(xué)性能
    4.4 增加Ni含量對AlFeNiCoCr系高熵合金組織與性能的影響
        4.4.1 增加Ni含量對高熵合金的組織和結(jié)構(gòu)的影響
        4.4.2 增加Ni含量對合金力學(xué)性能的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 制備工藝與復(fù)合化對AlFeNiCoCr系高熵合金組織與性能的影響
0.75FeNiCo Cr高熵合金的組織與性能的影響'>    5.1 球磨工藝對Al_0.75FeNiCo Cr高熵合金的組織與性能的影響
0.75FeNiCoCr高熵合金的組織與性能的影響'>    5.2 SPS燒結(jié)溫度對Al_0.75FeNiCoCr高熵合金的組織與性能的影響
0.75FeNiCoCr高熵合金基復(fù)合材料的組織與性能'>    5.3 Al_0.75FeNiCoCr高熵合金基復(fù)合材料的組織與性能
        5.3.1 復(fù)合材料的相組成與微觀組織
        5.3.2 復(fù)合材料的力學(xué)性能
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
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本文編號：2835411