MoNbTa基难熔高熵合金成分设计及第一性原理计算

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jyk1987525
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本文期望获得综合性能优异的单相BCC结构固溶体难熔高熵合金,选用Mo、Nb和Ta元素作为基体,保证摩尔量为总体的60%,在此基础上添加Cr、V、Ti和Zr元素,设计制备了MoNbTaCrV、MoNbTaZrV、MoNbTaTiV、MoNbTaTiZr难熔高熵合金。采用金相显微镜等设备,对合金的组织结构和性能进行了研究。在MoNbTaTiV合金的基础上,改变Ti和V元素的含量,设计制备了(MoNbTa)6Ti1V3、(MoNbTa)6Ti1.5V2.5、(MoNbTa)6Ti2.5V1.5和(MoNbTa)6Ti3V1难熔高熵合金,进行均匀化处理,研究铸态和均匀化态(MoNbTa)6TixVy合金的组织、结构和性能。最后采用第一性原理计算对(TaNb)0.67(HfZrTi)0.33合金和等摩尔比MoNbTaCrV、MoNbTaTiV、MoNbTaTiZr合金在不同静水压下的结构、能量、稳定性和导电性能进行了研究。研究表明:铸态等摩尔比的MoNbTaCrV、MoNbTaZrV、MoNbTaTiV、MoNbTaTiZr合金显微组织均为枝晶组织,MoNbTaCrV和MoNbTaTiV合金形成单相BCC结构的固溶体;MoNbTaTiV合金的压缩抗压强度为1490MPa,塑性变形率为9.64%,呈现明显的塑性特征,在3.5%Na Cl溶液中出现明显的钝化区,综合性能最优异。(MoNbTa)6TixVy合金均形成单相无序BCC结构的固溶体,金相组织均为典型的枝晶组织;(MoNbTa)6TixVy合金抗压强度在1027~1500 MPa之间,塑性变形率在6.69~12.39%之间。合金经均匀化处理后出现有序相,随着Ti元素含量的增加,合金均匀化处理后的性能提高,MoNbTaTiV和(MoNbTa)6Ti2.5V1.5的综合性能最好。随着静水压的增大,(TaNb)0.67(HfZrTi)0.33合金和等摩尔比MoNbTaCrV、MoNbTaTiV、MoNbTaTiZr合金的晶格常数、晶胞体积均减小,能量不断增大,弹性常数增大。(TaNb)0.67(HfZrTi)0.33合金在160 GPa时费米能级处的态密度值下降速率出现变化,这是合金电阻率产生突变的主要原因。MoNbTaCrV和MoNbTaTiV合金分别在体积压缩率为0.80和0.59时,出现态密度值下降速率的转变,说明合金有可能在相应的高压下发生电阻率的突降。
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