傳統(tǒng)合金的設(shè)計思路通常是以一種或兩種金屬元素為主要組成元素,再添加少量其他金屬或非金屬元素進(jìn)行合金化,以達(dá)到實際應(yīng)用所需的性能。但是,這種策略將合金設(shè)計限制在相圖的角落,而忽略了多組分相空間的廣闊中心區(qū)域。高熵合金設(shè)計策略提出采用至少四種元素為主元來冶煉合金,將合金設(shè)計成分空間擴(kuò)展到多元相圖的中心區(qū)域,為合金的發(fā)展提供了廣闊空間。單相高熵合金可以具有高塑性或者高強(qiáng)度,但是同時實現(xiàn)高強(qiáng)度和高塑性依然是一個巨大的挑戰(zhàn)。近來,共晶高熵合金AlCoCrFeNi2.1因其能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)塑性的優(yōu)良匹配,同時還具有共晶合金良好的鑄造性能,引起了材料研究工作者的廣泛研究。本文以共晶高熵合金AlCoCrFeNi2.1為研究對象,對其微觀結(jié)構(gòu)、變形行為及力學(xué)性能優(yōu)化進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。本論文的主要工作內(nèi)容如下:1.鑄造態(tài)共晶高熵合金AlCoCrFeNi2.1從微米尺度到原子尺度微觀結(jié)構(gòu)特征。研究發(fā)現(xiàn),合金的共晶組織是由FCC和B2兩相組成,而非此前報道的L12和B2兩相。FCC相和B2相的取向關(guān)系為K-S取向,即<110>FCC‖<111>B2和{111}FCC‖{110}B2。由于FC... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１高摘合金晶格畸變示意圖（以體心立方（ｂｏｄｙ－ｃｅｎｔｅｒｅｄ－ｃｕｂｉｃ，ＢＣＣ）晶體結(jié)構(gòu)為??例）：（ａ）完整晶格（以Ｃｉ？單質(zhì)為例）；（ｂ）添加一種不同原子半徑主元引起的晶格畸變??（以Ｃｒ－Ｖ合金為例）；（ｃ）多種不同半徑原子以相同的幾率在晶格中隨機(jī)占位造成的嚴(yán)重??

?成、微觀結(jié)構(gòu)、性能及所需加工工藝的影響巨大，在此將其單獨(dú)列為一個體系。??１．２．３高熵合金的制備??高熵合金最初使用的制備方法為真空電弧熔煉和真空感應(yīng)熔煉［１，２］，此后隨??著高熵合金研究的發(fā)展，人們逐漸開發(fā)出諸如感應(yīng)熔煉、電阻熔煉、機(jī)械合金化、??粉末冶金等多種合金冶煉方式。本文在此對高熵合金的制備方法做一個簡單的介??紹。??１．液相制備法??高熵合金最常用的制備方法就是液相制備法，主要包括電弧熔煉、電阻熔煉、??感應(yīng)熔煉、熱噴涂及激光覆熔等。??電弧熔煉典型設(shè)備如圖１．２所示［４１】，其主要制備工藝如下：將按比例配比??的純金屬原料放入坩堝中，在惰性氣體保護(hù)下，通過在電極和金屬原料間觸發(fā)??ｗａｔｅｒ－ｃｏｏｌｅｄ?ｎｅｇａｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??ｃｏｐｐｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?—＾?，?麗??ｗａｔｅｒ－ｃｏｏｌｉｎｇ??＾?士?ｃｏｖｅｒ?ｐｌａｔｅ??ＣＺＩｌ．－．．．－．．．．．．．．，?，?，?Ｊ??｜???ｐｌａｓｔｉｃｓ??ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｐｌａｔｅ??ｆｏｒ?ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ??ｈｉｇｈ?ｍｅｌｔｉｎｇ?１?￣｜?ｐｕｒｅ?ｔｕｎｇｓｔｅｎ?ｑｕａｒｔｚ?ｔｕｂｅ??ｐｏｉｎｔ?ｐｕｒｅ?Ｍ?＾ｃｃｔｒｏｄｃ?ｆｏｒ?ｓｃａｌｉｎｇ??ｎ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?．??＾?ｃｏｐｐｅｒ?ｃｒｕｃｉｂｌｅ??ｊ?－??．?ｉ｜?ｆ?：－?ｉｌＩｋ??／?Ｉ?＇??ｗａｔｅｒ－ｃｏｏｌｅｄ?ｓｕｐｐｏｒｔ?ｐｌａｔｅ??ｌｏｗ?ｍｅｌｔｉｎｇ?ｐｏｉｎｔ??？??ｐｕｒｅ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｖ■■■■■■?ｐｏｓｉｔｉｖｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??圖１

節(jié)電弧爐的功率來控制。??因此，大多數(shù)高熔點(diǎn)元素可以通過這種熔煉方式制備。但是，對于熔點(diǎn)低、易于??揮發(fā)的元素（例如Ｍｇ、Ｚｒｕ?Ｍｎ元素），電弧熔煉可能不是最佳選擇，因為無法??精確控制其成分。在這種情況下，電阻加熱或感應(yīng)加熱可能更合適。電阻熔煉和??感應(yīng)熔煉與電弧熔煉類似，只是在熱源的產(chǎn)生方式上存在差異。電阻熔煉是利用??電流通過電阻產(chǎn)生高熱，而感應(yīng)熔煉是利用交變電流電磁感應(yīng)過程中的渦流來產(chǎn)??生聞熱。??熱噴涂技術(shù)也是一種液相制備技術(shù)，通常用來制備高熵合金涂層和薄膜。如??圖１．３所示，熱噴涂是利用熱噴涂槍中的可燃性氣體、電弧或等離子等產(chǎn)生高??熱，使不同形態(tài)（粉、帶、絲、棒）的高熵合金原料轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，并被壓縮??氣體加速形成霧化液滴或高溫顆粒，最后高速噴射至基材表面形成薄膜或涂層。??熱噴涂制備工藝的冷卻速度極快，可以有效控制元素偏析，抑制偏析相的形核??與長大。??能里?噴涂材料??熱噴涂涂層?準(zhǔn)??肩，ｒ?專備??噴槍?二?噴涂羽流?的??ｆ?｛＾）面??氣體或其他工藝介質(zhì)?相對運(yùn)動?＾??參??參??圖１．３熱噴涂原理示意圖１４２１。??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｓｈｏｗｉｎｇ?ｔｈｅ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?，４２Ｌ??激光熔覆是一種與熱噴涂技術(shù)相似的液相制備技術(shù)，主要用于制備高熵合金??涂層。具體來說就是通過高功率激光束輻射，使高熵熔覆材料和基材表面同時快??速熔化，撤離激光后，熔化后的液態(tài)金屬快速凝固，可在基材表面獲得成分均勻??且具有極細(xì)組織結(jié)構(gòu)的高熵合金涂層。激光熔覆技術(shù)采用的激光束能量高，能夠??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高熵合金涂層的研究現(xiàn)狀[J]. 許詮,劉謙,黃燕濱,謝璐,黃俊雄,王昕陽.  電鍍與涂飾. 2019(07)
[2]High He-ion irradiation resistance of CrMnFeCoNi high-entropy alloy revealed by comparison study with Ni and 304SS[J]. Lixin Yang,Hualong Ge,Jian Zhang,Ting Xiong,Qianqian Jin,Yangtao Zhou,Xiaohong Shao,Bo Zhang,Zhengwang Zhu,Shijian Zheng,Xiuliang Ma.  Journal of Materials Science & Technology. 2019(03)
[3]Microstructure and Mechanical Properties of a CoFeNi2V0.5Nb0.75 Eutectic High Entropy Alloy in As-cast and Heat-treated Conditions[J]. Li Jiang,Yiping Lu,Wei Wu,Zhiqiang Cao,Tingju Li.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(03)



本文編號：3099153