AlCrFeNi-M系高熵合金及其復(fù)合材料的組織與性能研究.pdf

1、作為材料領(lǐng)域的研究熱點與新的合金設(shè)計理念，高熵合金概念自提出以來，就引起了眾多科技工作者的廣泛關(guān)注。高熵合金突破了傳統(tǒng)設(shè)計合金理念的思維定勢，不再以單一主元，而是以多種元素為主元組配合金成分。高熵合金具有良好的熱穩(wěn)定性、高硬度值、優(yōu)異的耐磨性、高的強度、以及獨特的電、磁性能等諸多優(yōu)異的性能。
　　本文采用電弧熔煉法和真空銅模吸鑄法制備了 AlCrFeNi-M系高熵合金及其復(fù)合材料。借助 OM、SEM、EDS、XRD、萬能壓縮試驗機

2、等對其顯微組織與力學(xué)性能進行了系統(tǒng)地分析與測試。
　　本文研究表明，AlCrFeNi-M系高熵合金的相由簡單的BCC相或FCC相或兩相復(fù)合組成。發(fā)現(xiàn)Co元素不僅能改善Al0.5CrFeNiCo系高熵合金的顯微組織，更對該合金系具有顯著的軟化及塑化作用，以至于Al0.5CrFeNiCo0.5和Al0.5CrFeNiCo0.75高熵合金均可被持續(xù)壓成薄餅狀。增加鋁的摩爾含量，制得的Al0.75CrFeNiCo0.25合金為本文制取的紐

3、扣錠合金中力學(xué)性能最佳的：其壓縮屈服強度為1464MPa，抗壓強度為2959MPa，壓縮率為37.2％，硬度為HV503。
　　研究發(fā)現(xiàn)Al0.25CrFeNiCoTi0.75與Al0.75CrFeNiCoTi0.5均存在花狀組織，并具有很高的硬度，前者的維氏硬度高達 HV928。而 Al0.75CrFeNiCoTi0.25和Al0.5CrFeNiCoTi0.25則均具有很高的塑性，壓縮率分別達33.2%和42.7%。最值得一提的

4、是Al0.75CrFeNiCoTi0.25高熵合金中形成了不規(guī)則的多邊形納米集束。
　　通過成分設(shè)計，制備出AlxCrFeNi(x=0.5，0.8，1)和Al0.5CrFeNiCoTi0.5四種高性能的合金。四種合金均具有獨特的顯微組織，其中Al0.5CrFeNi可析出50nm左右的納米級球狀析出相，其他三種則主要析出非球狀納米相，而AlCrFeNi和Al0.5CrFeNiCoTi0.5存在獨特的花狀組織。吸鑄的AlCrFeNi的

5、抗壓強度為目前鑄態(tài)的高熵合金中最高，高達3618MPa，且壓縮率高至41.8%。研究 Al0.5CrFeNiCoTi0.5和AlCrFeNi合金表明：冷卻速率快時，這兩種合金的相結(jié)構(gòu)、顯微組織與力學(xué)性能的改善明顯，尤其抗壓強度得以急劇地提升。
　　采用電弧熔煉法制備的三種 Al0.75CrFeNiCo0.25-TiC復(fù)合材料中，隨著 TiC體積百分含量不斷地增加，TiC尺寸慢慢地變大且逐漸地向晶內(nèi)分布。TiC的加入，使得復(fù)合材料顯