Ti系高熵合金顯微組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著從臺(tái)灣學(xué)者葉均蔚提出高熵合金的全新概念伊始，這一創(chuàng)新形的合金便獲得了前所未有的快速發(fā)展。鑒于高熵合金一般擁有簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)作為基體，與此同時(shí)其特有的納米顯微組織及優(yōu)異力學(xué)性能受到了廣大學(xué)者的密切關(guān)注與深度研究。本文就是在這樣的一個(gè)大背景下，著重研究了Ti系四元、五元高熵合金在不同合金化元素的配比下其顯微組織及力學(xué)性能變化特點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行合金成分的優(yōu)化，選擇最優(yōu)的合金成分。
　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程中高熵合金的制備設(shè)備室利用了真空電弧熔煉爐，

2、分析設(shè)備則采用采用金相光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡等分析儀及XRD分析設(shè)備，分別對(duì)其金相顯微組織，組織微觀形貌、斷口形貌、相組成進(jìn)行分析，并利用電子萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、硬度計(jì)對(duì)高熵合金進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。
　　研究結(jié)果表明，對(duì)于四元高熵合金，合金系的晶體結(jié)構(gòu)主要由簡(jiǎn)單BCC結(jié)構(gòu)，即原始β相保留至室溫；而五元高熵合金中V、Mo的加入，獲得了BCC相，Mn的加入獲得了HCP相，Ni的加入則無(wú)明顯的晶格類型，取而代之的是大量的析出相。組織的變化，四元

3、高熵合金主要是原始β晶粒，其中Sn的加入，使得大量片狀的α相析出；五元高熵合金中，V、Mo的加入獲得了原始的β晶粒，而Mn的加入則使得組織中由大量的α相和復(fù)雜的析出相，破會(huì)了組織的穩(wěn)定性；Ni的加入使得組織幾乎沒有原始的晶粒，以較大塊狀和彌散的納米相作為組織的主要特點(diǎn)。對(duì)于Ti（AlCrFeNi）x的優(yōu)化，隨著合金化程度的增加，晶格類型有HCP相向BCC相轉(zhuǎn)變，甚至無(wú)明顯的晶格區(qū)域的出現(xiàn)；組織的變化也是有原始的α晶粒逐漸向β晶粒+晶間相

4、的模式轉(zhuǎn)變，最后達(dá)到了大量析出相占主導(dǎo)。
　　對(duì)組織的力學(xué)性能研究表明，四元高熵合金的強(qiáng)度普遍偏低，塑性優(yōu)良，其中Ti（AlCrFe）10強(qiáng)度明顯優(yōu)于其余成分，塑性卻表現(xiàn)不足，在此合金成分的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了五元高熵合金，加入Mo、Mn之后，合金的強(qiáng)度變得很低，脆性明顯增大；而V的加入，性能表現(xiàn)居中；Ni的加入使合金的強(qiáng)度獲得了很大的提高，但是塑性表現(xiàn)欠佳，以此合金作為優(yōu)化的合金系。通過(guò)改變合金系的合金化元素的總量發(fā)現(xiàn)，隨著合金化元素總