AlCoCrCuFeMoNi系多元高熵合金的微結(jié)構(gòu)與性能相關(guān)性研究.pdf

1、本文根據(jù)多主元高熵合金的成分設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)了 CoCrFeMoNi，CoCrCu0.1FeMoNi，AlCoCrCu0.1FeMoNi三種多主元合金體系，采用真空電弧爐熔煉合金鑄錠，并借助掃描電子顯微鏡對(duì)合金的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，采用能譜進(jìn)行了微區(qū)成分分析，借助X射線衍射儀對(duì)合金的相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)定，并對(duì)合金的硬度和壓縮性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　研究發(fā)現(xiàn)CoCrFeMoNi和CoCrCu0.1FeMoNi多主元合金體系由FCC和BCC以及拓

2、撲密排相組成，且隨著Mo含量的降低，合金的相結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單，當(dāng)Mo的摩爾比降至0.3時(shí)，合金為單相FCC相結(jié)構(gòu)。對(duì)合金進(jìn)行硬度測(cè)試結(jié)果可知，合金的硬度均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。CoCr1.5FeMo0.5Ni和Co1.5CrCu0.1FeMo0.5Ni合金獲得了最佳的強(qiáng)度與塑性的配合，其抗壓強(qiáng)度分別為1980MPa和2850MPa，塑性應(yīng)變值分別為56％和62%。
　　AlXCoCrCu0.1FeMo1-XNi合金的凝固組織經(jīng)歷了由樹枝晶和

3、枝晶間共晶組織轉(zhuǎn)變?yōu)楣簿ЫM織，再到樹枝晶和枝晶間共晶組織的過程，直至 x=1.0時(shí)，AlCoCrCu0.1FeNi合金開始出現(xiàn)花瓣?duì)罱M織。AlXCoCrCu0.1FeMo1-XNi合金主要由FCC和BCC以及拓?fù)涿芘畔郘aves和σ相組成。當(dāng)x=0.2時(shí)，合金內(nèi)開始出現(xiàn)BCC相；隨著x值的增加，當(dāng)x大于0.5時(shí)，合金內(nèi)的Laves相消失。該系合金的硬度值維持在300-700HV之間，呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)。對(duì)合金進(jìn)行抗壓性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，

4、硬度值為592.5HV的Al0.8CoCrCu0.1FeMo0.2Ni合金具有較優(yōu)的綜合力學(xué)性能，其屈服強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別為620MPa和880MPa，同時(shí)塑性達(dá)到37%。
　　CoCrFeMoNi系高熵合金中 Co20Cr24Fe20Mo16Ni20為共晶成分；CoCrCu0.1FeMoNi系高熵合金中至少存在兩個(gè)共晶點(diǎn)：CoCr1.5Cu0.1FeMo0.5Ni和CoCrCu0.1Fe1.2Mo0.8Ni合金；Al0.3CoC

5、rCu0.1FeMo0.7Ni合金為共晶合金。Co，F(xiàn)e和Ni元素含量的增加有助于合金中FCC相結(jié)構(gòu)的形成；Cr和Al元素含量的增加會(huì)導(dǎo)致合金中形成BCC相；Mo元素含量的增加對(duì)拓?fù)涿芘畔嗟男纬墒怯幸娴?。同時(shí)，F(xiàn)CC體積分?jǐn)?shù)較大會(huì)使合金具有較優(yōu)的塑性，而 BCC和拓?fù)涿芘畔嗟捏w積分?jǐn)?shù)較大時(shí)會(huì)增強(qiáng)合金的屈服強(qiáng)度但塑性較差。
　　對(duì)該系列合金的相形成進(jìn)行預(yù)測(cè)和計(jì)算，分析結(jié)果可知，三種多主元合金系的混合焓，原子半徑差和混合熵的值均在形成