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自从高熵合金这一概念被叶均蔚教授首次提出以来,国内外学者对此产生了广泛关注。高熵合金具有几个显著的特征,如高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和鸡尾酒效应。因此,高熵合金具有许多与传统合金不同的组织和性能,如高强度和硬度、优异的耐磨损性和良好的磁学性能等。由于高熵合金元素间的协同作用,不同元素及其含量都会对合金的组织、相结构和性能产生显著的影响,因此通过调整合金元素的种类和含量可以获得综合性能优异的高熵合金。本文采用真空电弧熔炼炉制备CoFexNiMn0.3、CoFe2NiMn0.3Alx、CoFe2NiMn0.3Al Cux、CoFeNiMnTix和CoFe2NiMn0.3Tix系高熵合金铸锭。首先,采用X射线衍射仪和扫描电镜分别分析了高熵合金的相结构与微观组织。其次,利用电子万能试验机、显微硬度仪和振动样品磁强计检测了合金的力学性能和磁学性能。本文取得的结论主要有:(1)制备得到具有高强度和优异软磁性能的CoFexNiMn0.3(x=1.0,1.5,2.0,2.5)高熵合金。随着Fe含量的增加,晶体结构由单一FCC相转变为FCC+BCC相。Fe含量增加能够显著提高合金的屈服强度、显微硬度和软磁性能。当x=2.5时,合金的力学性能和软磁性能达到最佳,此时其屈服强度和显微硬度分别为300 MPa和182 HV,饱和磁感应强度和矫顽力分别为134.2 emu/g和17.75 Oe。(2)对于CoFe2NiMn0.3Alx(x=0.25,0.5,0.75,1.0)高熵合金,Al元素添加不仅有利于BCC相的形成,而且改善了合金的显微硬度和屈服强度,这主要是归因于BCC相含量增多以及强烈的固溶强化效果。当x=0.25和0.5时,合金具有较低的屈服强度和优异的塑性。随着Al含量的继续增加,合金的屈服强度增加,而塑性有所降低,当x=0.75时,合金的屈服强度、断裂强度和断裂应变分别为1100 MPa、2335 MPa和33.24%。进一步增加Al含量至x=1.0时,合金变得很脆,屈服强度和断裂强度有所降低。磁学性能分析表明,CoFe2NiMn0.3Alx高熵合金体系具有较高的饱和磁感应强度和低矫顽力,软磁性能优异。随着Al含量的增加,合金的饱和磁化强呈现先减小后增大的趋势。当x=0.5时,合金的饱和磁感应强度最低为63 emu/g;当x=1.0时,合金的饱和磁感应强度Ms达到最大值148 emu/g。(3)制备得到CoFe2NiMn0.3Al Cux(x=0.25,0.5,0.75,1.0)半硬磁高熵合金。Cu元素可以提高合金的强度、改善塑性,但是会降低合金的硬度。当Cu含量由x=0.25增加至x=1.0时,合金的屈服强度由682 MPa增加到1780 MPa,压缩应变从4.5%逐渐增加到23%,而合金的硬度则由647 HV减小到408 HV。添加Cu元素会削弱合金的磁学性能。随着Cu含量的增加,合金的饱和磁感应强度由131 emu/g减小至74 emu/g,矫顽力则由182 Oe降至40.5 Oe。(4)研究了Ti含量对等原子CoFeNiMnTix(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)高熵合金的相结构、力学性能与磁学性能的影响规律。研究表明,Ti元素都可以促进合金中Laves相的形成。当0.2≤x<0.6时,CoFeNiMnTix合金结构为单一FCC相;当x≥0.6时,合金结构为FCC+Laves相的混合体。当x=0.2,0.4时,合金表现出优异的塑性。随着Ti含量的增加,合金的塑性逐渐降低,而屈服强度先增加后减小。当x=0.6时,合金的屈服强度、断裂强度和压缩应变分别达到1280 MPa、1950 MPa和20.1%。合金的硬度则随着Ti含量的增加而持续增加,由x=0.2时的212 HV逐渐增加到x=1.0时的737 HV。磁学性能结果表明,CoFeNiMnTix高熵合金具有软磁特性,其饱和磁感应强度随着Ti含量的增加先降低而后增加。(5)XRD分析表明,当0.2≤x<0.6时,CoFe2NiMn0.3Tix(x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2)合金结构为单一FCC相;当x≥0.6时,合金结构为FCC+Laves相的混合体。随着Ti含量的增加,合金的屈服强度呈现先增加后减小的变化规律,合金的塑性变差。CoFe2NiMn0.3Ti0.8合金的综合力学性能最佳,其压缩应变、屈服强度和断裂强度分别为21.5%、1400 MPa和2150 MPa。随着Ti含量由x=0.2增加到x=1.2,合金的硬度由198HV持续逐渐增加至773 HV。