塑性变形对CoCrFeNi高熵合金组织结构和性能的影响研究

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为研究CoCrFeNi高熵合金线材在低温、室温、高温下的力学性能,及其在3.5 wt.%NaCl、1 mol/L H2SO4、1 mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为。采用电弧熔炼、冷热机械加工、冷拉拔制备CoCrFeNi高熵合金线材,使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(FE-SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)分析冷拉拔高熵合金线材组织形貌和显微结构;探讨了高熵合金线材在不同温度下的强化机制;通过观察其在不同介质中的腐蚀形貌,分析CoCrFeNi高熵合金线材的腐蚀机理。结果表明:CoCrFeNi高熵合金线材经冷变形后组织呈纤维状,高熵合金产生较为明显的织构。冷拉拔变形使高熵合金产生高密度的位错和纳米级尺寸的孪晶,CoCrFeNi高熵合金线材在拉拔过程中的变形机制是位错滑移和孪生。高熵合金线材在室温下的显微硬度可达4.57 GPa,并在低温、室温、高温下分别获得1.2 GPa、1.1 GPa、0.8 GPa的高强度与高延性的优异性能,表现出了较佳的宽温度区间应用潜力。在低温和室温下拉伸变形后,高熵合金中生成比初生形变孪晶更加精细的次生形变孪晶,导致强烈的动态Hall-Petch效应,初生纳米孪晶中次生纳米孪晶界的形成,极大地限制了位错的运动。高温下,纳米形变孪晶对合金进行了有效的强化。高熵合金线材在三种典型环境下均具有较好的耐蚀性。其在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀机制主要为点蚀,自腐蚀电流密度(icorr)低至3.85×10-7 A/cm2,腐蚀后仅有极少量蚀坑存在。而在1 mol/L H2SO4与1 mol/L NaOH溶液为均匀腐蚀,自腐蚀电流密度分别可达1.26×10-66 A/cm2、7.88×10-6 A/cm2。CoCrFeNi高熵合金线材具备在这几种典型环境应用的潜力。
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