CoCrFeNiCu系高熵合金的組織和力學(xué)性能.pdf

1、本論文主要研究了過(guò)渡族元素Cu、低熔點(diǎn)元素Sn和高熔點(diǎn)元素Nb等具有不同物理化學(xué)特性的元素對(duì)于CoCrFeNiCu系高熵合金的組織結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能的影響規(guī)律，進(jìn)而從不同角度論述并闡明元素的作用機(jī)理，為高性能高熵合金成分設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論指導(dǎo)。具體的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　通過(guò)改變Cu元素的含量研究CoCrFeNiCux（摩爾比，x=0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5）合金的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。當(dāng)x=0時(shí)，CoCrFe

2、Ni合金為單一的FCC結(jié)構(gòu)固溶體。隨著Cu元素的加入，合金的組織形貌發(fā)生明顯的變化;當(dāng)x≤1時(shí)，Cu元素在合金的晶界處富集偏聚，形成富Cu相，合金的結(jié)構(gòu)由兩種FCC結(jié)構(gòu)(FCC1+FCC2)組成;當(dāng)x＞1時(shí)，合金表現(xiàn)為典型的枝晶狀組織形貌，富Cu相在枝晶間析出。當(dāng)x=0.5時(shí)，合金的屈服強(qiáng)度和顯微硬度均達(dá)到最高值，分別為328MPa和162HV;隨著Cu元素含量的繼續(xù)增加，合金的屈服強(qiáng)度和顯微硬度呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì);合金具有良好的壓縮變

3、形能力，在1×10-4s-1的壓縮速率下經(jīng)過(guò)25％的壓縮變形后均沒(méi)有發(fā)生斷裂。
　　基于上述研究結(jié)果，進(jìn)而研究了低熔點(diǎn)的Sn元素對(duì)CoCrFeNiCu2Snx(摩爾比，x=0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0)合金組織和力學(xué)性能的影響。合金具有典型的枝晶形貌;當(dāng)x=0.2、0.4和0.6時(shí)，合金的組織形貌并沒(méi)有發(fā)生明顯的改變，但在枝晶間的富Cu相(FCC2)中形成了一種新的白色相(FCC3)，合金由三種面心立方結(jié)構(gòu)(FCC1

4、+FCC2+FCC3)的相構(gòu)成;當(dāng)x=0.8和1.0時(shí)，合金的形貌依然為枝晶狀，但其中具有FCC2結(jié)構(gòu)的相幾乎消失，其結(jié)構(gòu)僅包含F(xiàn)CC1+FCC3。合金的屈服強(qiáng)度和顯微硬度隨著Sn元素含量的增加而提高;當(dāng)x=1.0時(shí)，合金的屈服強(qiáng)度和顯微硬度分別達(dá)到1102MPa和391HV;合金具有良好的壓縮變形能力，在1×10-4s-1的壓縮速率下經(jīng)過(guò)23％的壓縮變形后沒(méi)有發(fā)生斷裂。
　　研究了高熔點(diǎn)Nb元素對(duì)CoCrFeNiCu2Nbx（摩

5、爾比，x=0，0.2，0.4，0.6）合金組織和力學(xué)性能的影響。隨著Nb元素的加入，合金的組織形貌發(fā)生了明顯的改變;當(dāng)x=0.2時(shí)，合金的組織形貌仍然為典型的枝晶狀，但在枝晶間的富Cu相中析出了一些新的、BCC固溶體，合金由FCC1+FCC2+BCC三種結(jié)構(gòu)構(gòu)成;當(dāng)x=0.4和0.6時(shí)，枝晶狀組織形貌完全消失，在基體相上分布有雪花狀的白色相，合金由FCC2+BCC兩種結(jié)構(gòu)構(gòu)成。合金系的壓縮斷裂強(qiáng)度和顯微硬度和隨著Nb元素含量的增加而提高