【摘 要】
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和传统的合金材料相比,高熵合金被看作是拥有良好力学性能、耐高温性能和耐腐蚀性能的优异组合,因此受到了材料学者的普遍关注。就工业实际应用来看,对高熵合金的力学性能、微观组织形貌、变形机理以及耐高温机制等进行深入研究至关重要。铸态CoCrFeNiAl0.1RE高熵合金由于晶粒粗大,组织不均匀等缺陷,其实际工程应用价值相对较低。可通过热压缩变形实验以构建合金的本构模型和热加工图,再根据微观组织演变优化合
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和传统的合金材料相比,高熵合金被看作是拥有良好力学性能、耐高温性能和耐腐蚀性能的优异组合,因此受到了材料学者的普遍关注。就工业实际应用来看,对高熵合金的力学性能、微观组织形貌、变形机理以及耐高温机制等进行深入研究至关重要。铸态CoCrFeNiAl0.1RE高熵合金由于晶粒粗大,组织不均匀等缺陷,其实际工程应用价值相对较低。可通过热压缩变形实验以构建合金的本构模型和热加工图,再根据微观组织演变优化合金的热加工工艺参数。但是,在锻造成型过程中材料会经过多次变形,这将导致材料的组织成分等随着变形次数的增多而发生改变,那么就需要对合金在组织发生较大变化后的热变形行为再次进行研究,以更好的控制材料的加工成型。CoCrFeNiAl0.1RE高熵合金力学性能结果表明,由于细晶强化作用,锻造态高熵合金比铸态高熵合金具有更加良好的拉伸力学性能,屈服强度提升了104 MPa,抗拉强度提升了208 MPa,伸长率稍微下降了2.13%。基于热压缩实验,通过峰值应力构建了锻造态CoCrFeNiAl0.1RE高熵合金在变形温度为1323～1473 K应变速率为0.001～1 s-1范围内的Arrhenius型本构方程。相应的,建立了适应锻造态Cr CuFeNiAl0.1RE高熵合金在1323～1473 K温度范围和0.001～1 s-1应变速率范围内的本构模型方程组。热加工图显示,锻造态CoCrFeNiAl0.1RE高熵合金在高应变速率区存在广泛的失稳区,该区域内的工艺参数应当尽量避免选择。而在高温高应变速率(1200℃/1 s-1)下和广泛的中应变速率区域是良好的热加工区,并分别在1050℃/0.01 s-1和1200℃/1s-1条件下存在最高η值46%。在广泛的低应变速率区η值均小于30%,不适合作为热加工参数的选择。不同的是,铸态高熵合金最优的热加工艺则位于中温低应变速率区,η值最高达到46%。为了研究CoCrFeNiAl0.1RE高熵合金高温性能,本论文分别从高温氧化实验和热腐蚀实验两部分进行探究。其中高温氧化实验温度为800、900、1000和1100℃,热腐蚀实验则是在600、700、800和900℃的75%Na2SO4-25%Na Cl混合盐环境中进行。较高温度下氧化时主要检测到了（Cr,Fe）2O3和NiFe2O4、CoCr2O4、Co Fe2O4几种尖晶石相,氧化膜的破坏程度随氧化温度的升高而加重。同时,合金氧化膜外层富Cr,内层则贫Cr并富含其他合金元素,形成的Cr2O3层可为基材提供较好的保护,阻止氧化的深入;另外还通过XPS测试结果进一步证明了不同种类氧化物的存在。热腐蚀产物主要有Cr2O3,NaCr O2,Fe3O4,NiCr O3和AB2O4尖晶石相。但由于腐蚀膜的破坏,可以检测到FCC基体;且腐蚀膜的破裂也是随温度的增加而加重。然而,S和Cl在腐蚀过程中生成挥发性的产物,且S单质的富集还会加剧膜的脱落,导致相关产物难以检测到。
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