论文部分内容阅读
相比传统合金,多主元高熵合金不仅由简单的相组成,而且还具有高硬度、高强度、良好抗磨性及耐腐蚀性等优异的性能,因此多主元高熵合金逐渐成为新型金属材料领域中备受关注的研究热点。本文以FeCoNiCuAl系多主元高熵合金为研究对象,采用了X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度测试、压缩性能测试等实验分析方法,研究了Al和Cu含量对FeCoNiCuAl系多主元高熵合金组织结构(相结构及组成、微观组织、元素分布)和性能(硬度、压缩性)的影响。同时,本文还研究了退火温度对冷轧态FeCoNiCuAl0.5高熵合金组织结构和硬度的影响。结果表明:(1)在FeCoNiCuAlx(x=0.5、1.0、1.5、2.0)多主元高熵合金中,四种合金都由简单的fcc结构和bcc结构相组成,但随着Al含量的增加,bcc相体积分数增多,fcc相体积分数减少,当x=2.0时,合金主要为bcc相,只有少量的fcc相。四种合金铸态下均为典型的树枝晶组织,枝晶间存在明显的Cu富集,并且随着Al含量的增加加剧了Cu元素的偏析程度。同时,FeCoNiCuAlx合金的显微硬度和屈服强度也随Al含量的增加而增大,FeCoNiCuAl2.0合金的显微硬度和屈服强度达到了最大值,分别为568 HV和1435 MPa,但是该合金体系的塑性却随Al含量的增加而呈降低的趋势。(2)在FeCoNiAlCux(x=0.5、0.8、1.0、1.5)多主元高熵合金中,四种合金也均由fcc结构相和bcc结构相组成,但随着Cu含量的增加,fcc相体积分数增多,而bcc相体积分数减少;四种合金铸态下均为典型的树枝晶组织,枝晶间存在明显的Cu富集,并且随着Cu含量的增加而加剧了Cu元素在枝晶间的富集,但在枝晶内没有变化。同时,FeCoNiAlCux合金的显微硬度和屈服强度均随Cu含量的增加而降低,FeCoNiAlCu0.5合金的显微硬度最高,达到569 HV,FeCoNiAlCu0.8合金的屈服强度最大,为1256 MPa,但是该合金体系的塑性却是随着Cu含量的增加而显著提高,FeCoNiAlCu1.5合金的塑性最好,其压缩应变高达36.1%。此外,Cu元素含量对该合金体系的断裂类型也有明显的影响,从合金FeCoNiAlCu0.5的解理断裂演变到合金FeCoNiAlCu1.5的塑性断裂。(3)对冷轧态FeCoNiCuAl0.5多主元高熵合金进行不同温度退火处理。当退火温度为700-900℃时,合金的显微组织形貌均表现为典型的树枝晶组织,枝晶由fcc相构成,枝晶间由bcc相构成。但当退火温度升高到1000℃时,合金中只含有fcc相,同时促进了元素的均匀分布,消除了部分枝晶偏析。此外,合金的显微硬度随退火温度升高而呈先增大后减小趋势,在700℃时,合金显微硬度达到最大值为418 HV,且经过退火处理的合金的显微硬度均高于冷轧态的显微硬度。