合金元素對高熵合金組織與性能的影響.pdf

1、高熵合金是由五種或五種以上元素以等摩爾比或近等摩爾比經(jīng)熔煉、燒結(jié)等方法組合而成的具有金屬特性的材料。元素種類增多，合金產(chǎn)生高熵效應(yīng)，形成簡單體心或面心立方固溶體，無金屬間化合物生成，在鑄態(tài)時有可能析出納米晶，從而起到固溶強化、沉淀強化和彌散強化的作用。與傳統(tǒng)合金相比，高熵合金的性能具有很大的優(yōu)勢。
　　根據(jù)多主元高熵合金的成分設(shè)計原則，本文設(shè)計了Al0.5CoCrCuFeNiBx(x=0-1)、Al0.5CoCrCuFeNiSiy

2、(y=0-1)、Al0.5CoCrCuFeNiBxSix(x=0-0.8)、Co1.5CrFeNi1.5Ti05AlxMoy(x,y=0，0.1，0.2)以及Al0.2Co1.5CrFeNi1.5TiNbxVy(x，y=0，0.1，0.2)多主元高熵合金體系，采用真空電弧爐熔煉法制備高熵合金錠，研究了合金元素對高熵合金組織、相結(jié)構(gòu)與組成、硬度及耐磨損性能的影響。
　　五種合金系都形成簡單固溶體結(jié)構(gòu)。Al0.5CoCrCuFeNi合

3、金為單一FCC固溶體結(jié)構(gòu)，添加B后，合金中析出(Cr, Fe)B和Cr2B硼合物，為FCC固溶體與硼化物的復(fù)合組織;合金硬度和磨耗阻抗隨B含量增加而提高;添加Si后，合金結(jié)構(gòu)由FCC固溶體向BCC固溶體轉(zhuǎn)變，y≤0.4時合金為FCC固溶體和BCC固溶體混合結(jié)構(gòu)，y≥0.6時合金為單一BCC固溶體結(jié)構(gòu)。隨著Si含量增加，合金的硬度和磨耗阻抗提高;塑性降低。同時添加B和Si，合金中析出硼化物和硅化物，為FCC、BCC固溶體與硼化物、硅化物的

4、復(fù)合組織。隨著B、Si含量的增加，合金的硬度和磨耗阻抗提高。值達到784HV;耐磨性隨著B、Si含量的增加而提高。
　　Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5AlxMoy(x，y=0，0.1，0.2)合金為典型樹枝晶組織，為FCC固溶體;添加Al使合金枝晶組織粗化;而添加Mo使合金枝晶組織細化;添加Al、Mo，合金硬度與磨耗阻抗變化不明顯。
　　Al0.2Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5NbxVy(x，y=0，0.1，

5、0.2)高熵合金主要由FCC固溶體和η相構(gòu)成;Nb含量為0.1摩爾比的合金，合金內(nèi)有蝴蝶狀花紋組織生成;Nb含量為0.2摩爾比的合金，其顯微組織為樹枝晶，且枝晶變得細小，添加V元素后合金組織仍然是樹枝晶，枝晶變得粗大，單獨添加V，合金的硬度與磨耗阻抗變化不明顯;添加Nb或同時添加Nb和V，合金的硬度與磨耗阻抗提高。
　　Al0.5CoCrCuFeNiBx、Al0.5CoCrCuFeNiSiy、Al0.5CoCrCuFeNiBxSi