【摘 要】
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高熵合金一般由五种或五种以上的元素组成,多主元合金化使得该类合金具有原子迟滞扩散,高的晶格畸变以及组织结构单一等特征。Al0.3Co Fe Ni高熵合金是一种单相FCC晶体结构的
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高熵合金一般由五种或五种以上的元素组成,多主元合金化使得该类合金具有原子迟滞扩散,高的晶格畸变以及组织结构单一等特征。Al0.3Co Fe Ni高熵合金是一种单相FCC晶体结构的合金。该合金在铸态下具有良好的塑性,但屈服强度较低,而合金化、热处理和快速凝固等手段均可以通过改变其组织结构而提高其综合力学性能,并为将来的潜在工程应用提供试验基础。本文使用非自耗真空电弧熔炼炉制备了含少量C和Cu元素的Al0.3Co Fe Ni CxCuy高熵合金,然后对其进行热处理和快速凝固,最后采用OM、XRD、SEM-EDS、TEM、维氏硬度仪和电子万能试验机对合金的组织结构和力学性能进行分析和测试。取得的主要研究结果如下:少量C元素的添加未改变Al0.3Co Fe Ni合金的晶体结构,促进合金中纳米颗粒状L12有序相的析出。随C含量的增加,L12相颗粒尺寸先减小后增大,颗粒形态由球状转变为方块状,并最终团聚为棒状。Al0.3Co Fe Ni Cx合金的显微硬度和压缩屈服强度均随C含量的增加而先快速增加后小幅下降,而压缩率则线性降低。铸态Al0.3Co Fe Ni C0.1合金具有最佳综合力学性能,压缩屈服强度为1264MPa,抗压强度为1975MPa,压缩率为41%。少量Cu元素的添加促进了合金中FCC相的形成和L12相纳米颗粒的细化,但未改变合金的晶体结构。随着Cu含量的增加,L12相纳米颗粒尺寸先减小后增大,合金显微硬度和压缩屈服强度则先增大后减小。铸态Al0.3Co Fe Ni C0.1Cu0.1合金具有最佳综合力学性能,压缩屈服强度为1460MPa,抗压强度为1936MPa,压缩率为38%。固溶处理并没有提高Al0.3Co Fe Ni C0.1和Al0.3Co Fe Ni C0.1Cu0.1合金的综合力学性能。随固溶处理温度的增加,合金中析出的L12相纳米颗粒尺寸得到细化,颗粒形状由块状转变为球状。经900℃固溶处理后,Al0.3Co Fe Ni C0.1合金的晶界和晶内析出了细条状的?-碳化物而使其显微硬度和屈服强度降至最低,经1250℃固溶处理后合金中因BCC相析出和?-碳化物量的减少,使合金压缩屈服强度和显微硬度又有所回升。与铸态Al0.3Co Fe Ni C0.1Cu0.1合金相比,甩带快速凝固没有改变可以合金的晶体结构,但是使其晶粒细小均匀,L12纳米有序相弥散分布,显微硬度增大。
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