高熵合金是一種將多種元素以等摩爾比或近等摩爾比的方式混合制備的新型材料,自提出以來,受到研究人員的廣泛關注。本文選擇CoCrFeNiAlMox(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,（0.5）系高熵合金作為研究對象;對鑄態(tài)和熱處理態(tài)的合金組織和性能進行研究。利用真空熔煉法制備合金鑄錠;通過箱式電阻爐對合金進行600℃、800℃和1000℃熱處理并保溫12h,隨爐冷卻;采用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、光學顯微鏡、萬能試驗機和維氏硬度計,對微觀組織和力學性能進行分析討論。研究表明,不同Mo元素添加量的鑄態(tài)CoCrFeNiAlMox系高熵合金中,Al元素在枝晶富集,Mo元素在枝晶間富集,Co、Cr、Fe、Ni元素含量變化不明顯。由于Mo原子尺寸較大,合金的晶體結構發(fā)生晶格畸變,導致合金的相結構由BCC+NiAl轉變?yōu)锽CC+NiAl+FCC+富含Mo元素的α相。當Mo元素的添加量由Oat.%增加至0.5 at.%時,鑄態(tài)CoCrFeNiAlMox系高熵合金的枝晶區(qū)域生成大量棒狀和球狀組織,枝晶間析出顆粒狀的α相,導致硬度提高,壓縮強度和塑性降低。熱處理后,CoCrFeNiAl合金由BCC... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

等摩爾合金混合熵與組元個數N的關系曲線圖[18]

1緒論3其混合熵分別為為1.38R和2.06R[19,20]。在此基礎上，葉均蔚等學者普遍認為=1.5R是合金體系在高溫下抵抗原子間強的鍵合力的必要條件，所以，=1.5R成為區(qū)分高熵合金和中熵合金的標志，且認為5個組元是很有必要的[21]；將=1R定義為區(qū)別中熵合金和低熵合金的有效判據，因為當混合熵低于1R時，合金中的鍵合能占據著主要地位。據此，將合金材料劃分為以下三類，如圖1-2所示。圖1-2合金的類別區(qū)分示意圖Fig.1-2Schematicdiagramofalloyclassification如前所述，合金體系混合熵的值越大，其所在系統的自由能則越小，也就越穩(wěn)定[12]。如式（1-4）所示，假設體系的△H相差不大，在等溫和等壓系統中，低的吉布斯自由能就表示相結構更加穩(wěn)定。G=T(1-4)式中：△Hmix—混合焓。混合焓對材料的組織和性能等也起著非常重要的作用。當△Hij為正時，i粒子和j粒子相互排斥；當△Hij為負時，i粒子和j粒子相互吸引。對于多組元合金，一般采用式（1-5）來計算：=∑4≠(1-5)式中：—組元i所占的原子百分比；—二元合金的混合焓。1.3高熵合金的效應經過二十多年的發(fā)展，高熵合金已經被凝練出具有“五大效應”，即：“熱力學中的高熵效應、動力學中的遲滯擴散效應、結構中的晶格畸變效應、性能中的“雞尾酒”效應、組織中的高穩(wěn)定性[21]”。經過二十多年的發(fā)展，高熵合金新的特點還在持續(xù)的發(fā)掘當中。

西安理工大學工程碩士學位論文41.3.1高熵效應熱力學中，高混合熵的概念是對多主元高熵合金影響的集中體現[22]。通常情況下，高熵合金傾向于形成相結構簡單的FCC相、BCC相或者HCP相的固溶體，說明混合熵必然會對其形成相率產生影響[19]，而且據研究表明，高熵合金中所形成的相數和由公式（1-1）計算所得的最多相數相差較大，前者明顯少于后者。即混合熵的大小決定著合金元素之間的互溶性，使相分離減少，阻止固溶體（金屬間化合物）的產生[23]。1.3.2晶格畸變效應一般認為高熵合金是由多種元素隨機的、等概率的占據晶體中點陣結構所組成的典范固溶體相，也就是說高熵合金中所有合金元素沒有溶質和溶劑的差別，在某種程度上，常常具有特殊性能[24]。研究表明，高熵合金在結構中的晶格畸變效應可以用合金元素的原子半徑差的均方差[25]來表示：δ=√∑(1∑)=1(1-6)式中：δ—原子半徑差的標準差；—所有原子半徑均值；—原子半徑。從式(1-6)中可以看出，δ的大小與晶格畸變的程度有聯系。各種相結構的δ值見圖1-3。圖1-3FCC、BCC和金屬間化合物相的原子尺寸方差[25]Fig.1-3AtomicsizevarianceofFCC,BCCandIntermetallicPhase[25]從圖1-3中我們可以知道，δ值的大小關系為：金屬間化合物>BCC>FCC。當δ>6.6%時，有利于金屬間化合物等復雜結構在合金中的產生；當δ<6.6%時，則有助于無序固溶體結構在合金中的產生。因此，將δ=6.6%作為形成固溶體結構的重要依據，換句話說，就是為了減少晶格畸變能以及保持合金局部原子的應力平衡。


本文編號：3326931