硼元素和鐵元素對(duì)AlCoCrFeNi基高熵合金的改性研究.pdf

1、高熵合金是近些年發(fā)展起來的一種新型多主元合金。高熵合金一般定義為由五種及五種以上具有等摩爾比或者近似等摩爾比的元素組成的新型合金。經(jīng)過合適的設(shè)計(jì)，高熵合金可以同時(shí)具有很多獨(dú)特的物理、化學(xué)和力學(xué)性能如高強(qiáng)度和硬度、超導(dǎo)性、優(yōu)異的磁性能、耐磨性以及強(qiáng)耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)。目前很多高熵合金系都是以A1CoCrFeNi為基礎(chǔ)而添加其他元素的。綜合以上，本課題通過添加軟磁元素B和硬磁元素Fe至AlCoCrFeNi基高熵合金中，通過調(diào)節(jié)添加的合金元素含量

2、的方法，研究探討了三個(gè)系列的多主元高熵合金的微觀組織和各項(xiàng)性能。
　　本文，通過真空電弧熔煉的方法，在高真空反充氬氣的保護(hù)氣氛下制備了AlCoCrFeNiBx和AlCoCrFexNi系列高熵合金。并采用X射線衍射分析技術(shù)(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、力學(xué)壓縮試驗(yàn)、顯微硬度測(cè)試以及磁性能測(cè)試等研究手段對(duì)上述系列合金進(jìn)行了深入研究。研究結(jié)果表明:
　　(1) AlCoCrFeNiBx(x=0，0.01

3、...0.09，0.10)系列高熵合金:合金的微觀結(jié)構(gòu)隨著硼元素含量的增加由BCC+B2的混合結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)锽CC+B2+FCC的混合結(jié)構(gòu);合金的組織由等軸晶形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鶢顦渲螒B(tài)，在轉(zhuǎn)變過程中伴隨著晶粒尺寸的明顯細(xì)化;合金的硬度和強(qiáng)度均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，合金的塑性有明顯的提高;隨著硼元素的增加，合金的矯頑力和磁飽和強(qiáng)度逐漸降低，表明合金具有了更好的軟磁性能。
　　(2) AlCoCrFeNiBx(x=0，0.1，0.25，0

4、.5，0.75和0.10)系列高熵合金:該系列合金的微觀結(jié)構(gòu)隨著硼元素含量的增加，變化相對(duì)比較復(fù)雜，首先由BCC+B2的混合結(jié)構(gòu)向BCC+B2+FCC的混合結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，最終轉(zhuǎn)變?yōu)锽CC+B2+FCC+硼化物相的結(jié)構(gòu);合金的組織則由等軸晶形態(tài)先轉(zhuǎn)變?yōu)橹鶢顦渲螒B(tài)，最后轉(zhuǎn)變?yōu)楣倘荏w與硼化物相間的復(fù)雜組織，同樣伴隨著晶粒尺寸的明顯細(xì)化;合金的硬度呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢(shì)，強(qiáng)度和塑性都呈明顯的下降趨勢(shì)，合金的矯頑力和磁飽和強(qiáng)度同樣逐漸降低，顯示出

5、合金更加優(yōu)異的軟磁性能。
　　(3) AlCoCrFexNi(x=0.2，0.4…，1.8，2.0)系列高熵合金:隨著鐵元素含量的增加，AlCoCrFexNi系列高熵合金的微觀結(jié)構(gòu)由Cr3Ni2+BCC+B2轉(zhuǎn)變?yōu)锽CC+B2的混合結(jié)構(gòu);合金的組織由柱狀樹枝晶形態(tài)向等軸晶形態(tài)轉(zhuǎn)變;合金系的硬度值隨著Fe含量的增加呈下降趨勢(shì);合金強(qiáng)度隨鐵含量的增加變化不大，但塑性有所增加，主要是由于合金晶格畸變程度減小，應(yīng)變能降低，對(duì)位錯(cuò)滑移的阻力