【摘 要】
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相比较高熵合金,含有单相FCC结构的中熵合金在低温下同时兼具优异的塑性和强度。但在室温环境中,含有单相FCC结构的中熵合金呈现出较低的强度和硬度,限制了其应用。本文以等原子比CoCr Ni中熵合金为研究对象,研究了Cr元素的变化以及稀土元素Y的添加对合金微观组织和力学性能的影响,并通过高温压缩试验研究了合金的热变形行为。采用非自耗真空电弧熔炼制备CoCrxNi中熵合金,分析了CoCrxNi中熵合金
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相比较高熵合金,含有单相FCC结构的中熵合金在低温下同时兼具优异的塑性和强度。但在室温环境中,含有单相FCC结构的中熵合金呈现出较低的强度和硬度,限制了其应用。本文以等原子比CoCr Ni中熵合金为研究对象,研究了Cr元素的变化以及稀土元素Y的添加对合金微观组织和力学性能的影响,并通过高温压缩试验研究了合金的热变形行为。采用非自耗真空电弧熔炼制备CoCrxNi中熵合金,分析了CoCrxNi中熵合金的相结构、微观组织和力学性能。结果表明,CoCrxNi（x=1.0,1.5,1.6）中熵合金由单相FCC结构组成,CoCrxNi（x=1.7,1.8,1.9,2.0）中熵合金由基体FCC相及富Cr的条状组织BCC相两相结构组成。CoCrxNi中熵合金的强度、硬度随着Cr含量的增加而提高,尤其在CoCrxNi（x=1.7,1.8,1.9,2.0）中熵合金中出现富Cr的条状结构BCC相时,合金的强度、硬度显著提升,其中CoCr1.7Ni中熵合金具有良好的综合力学性能,其屈服强度和显微硬度值分别为236 MPa和173.6 HV0.5,较等原子比CoCr Ni中熵合金分别提高了77.4%和21.9%,且室温压缩至真应变为0.7时未发生断裂。在CoCr1.7Ni中熵合金的基础上添加稀土Y元素,制备了CoCr1.7NiYz中熵合金,晶体结构、微观组织和力学性能分析结果表明,当Y元素添加到CoCr1.7NiY0.01时,合金组织中开始生成富Ni、Y元素的HCP相;随着Y含量的继续增加,合金中富Ni、Y元素的HCP相逐渐增多,并且HCP相呈现聚集趋势。随着Y含量的增加,CoCr1.7NiYz中熵合金的屈服强度和硬度也得到提升。CoCr1.7NiY0.03中熵合金的屈服强度和显微硬度值分别为332 MPa和215.1 HV0.5,与未添加Y的中熵合金相比增幅分别为40.7%和23.9%,且室温压缩至真应变为0.52时才发生断裂。采用Gleeble-3800型热模拟机对CoCr1.7NiY0.03中熵合金进行变形温度为700～1000℃、应变速率为0.001～1 s-1的高温压缩实验,分析了流变应力变化规律,基于Prasad失稳准则构建了CoCr1.7NiY0.03中熵合金的加工图,并通过微观组织分析验证了加工图预测的准确性。CoCr1.7NiY0.03中熵合金的加工图失稳区随着应变的增加而缩小。在真应变量0.69时,失稳区范围为变形温度700～990℃、应变速率0.05～1.0 s-1,其主要失稳机制为局部塑性流动,在加工时应避免该区域;稳定变形区范围为变形温度780～1000℃、应变速率0.007～0.09 s-1,其主要变形机制为动态回复,为CoCr1.7NiY0.03中熵合金的可热加工区域范围。
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