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(guān)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(jìn)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(jìn)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(xué)顯微鏡、萬能試驗(yàn)機(jī)和維氏硬度計(jì),對微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)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(jié)構(gòu)發(fā)生晶格畸變,導(dǎo)致合金的相結(jié)構(gòu)由BCC+NiAl轉(zhuǎn)變?yōu)锽CC+NiAl+FCC+富含Mo元素的α相。當(dāng)Mo元素的添加量由Oat.%增加至0.5 at.%時(shí),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(dǎo)致硬度提高,壓縮強(qiáng)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(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

等摩爾合金混合熵與組元個(gè)數(shù)N的關(guān)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(chǔ)上，葉均蔚等學(xué)者普遍認(rèn)為=1.5R是合金體系在高溫下抵抗原子間強(qiáng)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(biāo)志，且認(rèn)為5個(gè)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(jù)，因?yàn)楫?dāng)混合熵低于1R時(shí)，合金中的鍵合能占據(jù)著主要地位。據(jù)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(tǒng)的自由能則越小，也就越穩(wěn)定[12]。如式（1-4）所示，假設(shè)體系的△H相差不大，在等溫和等壓系統(tǒng)中，低的吉布斯自由能就表示相結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。G=T(1-4)式中：△Hmix—混合焓�；旌响蕦Σ牧系慕M織和性能等也起著非常重要的作用。當(dāng)△Hij為正時(shí)，i粒子和j粒子相互排斥；當(dāng)△Hij為負(fù)時(shí)，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(jì)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(yīng)經(jīng)過二十多年的發(fā)展，高熵合金已經(jīng)被凝練出具有“五大效應(yīng)”，即：“熱力學(xué)中的高熵效應(yīng)、動(dòng)力學(xué)中的遲滯擴(kuò)散效應(yīng)、結(jié)構(gòu)中的晶格畸變效應(yīng)、性能中的“雞尾酒”效應(yīng)、組織中的高穩(wěn)定性[21]”。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，高熵合金新的特點(diǎn)還在持續(xù)的發(fā)掘當(dāng)中。

西安理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文41.3.1高熵效應(yīng)熱力學(xué)中，高混合熵的概念是對多主元高熵合金影響的集中體現(xiàn)[22]。通常情況下，高熵合金傾向于形成相結(jié)構(gòu)簡單的FCC相、BCC相或者HCP相的固溶體，說明混合熵必然會(huì)對其形成相率產(chǎn)生影響[19]，而且據(jù)研究表明，高熵合金中所形成的相數(shù)和由公式（1-1）計(jì)算所得的最多相數(shù)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(chǎn)生[23]。1.3.2晶格畸變效應(yīng)一般認(rèn)為高熵合金是由多種元素隨機(jī)的、等概率的占據(jù)晶體中點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)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(zhì)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(jié)構(gòu)中的晶格畸變效應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(lián)系。各種相結(jié)構(gòu)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(guān)系為：金屬間化合物>BCC>FCC。當(dāng)δ>6.6%時(shí)，有利于金屬間化合物等復(fù)雜結(jié)構(gòu)在合金中的產(chǎn)生；當(dāng)δ<6.6%時(shí)，則有助于無序固溶體結(jié)構(gòu)在合金中的產(chǎn)生。因此，將δ=6.6%作為形成固溶體結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)，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(yīng)力平衡。


本文編號(hào)：3326931