论文部分内容阅读
高熵合金是由五种或五种以上元素按等摩尔比或近等摩尔比的形式组成的一种新型合金。多主元特性使得高熵合金具有优于传统合金的性能。由于元素间的相互作用,元素含量及种类的变化对合金的组织和性能都有较大的影响。通过研究元素对合金组织及性能产生的影响,获得性能优异的高熵合金,对以后的科学研究具有很好的理论指导和借鉴意义。本文采用传统的真空电弧熔炼技术制备了AlFeCoNiCx、(Fe40Mn40Co10Cr10)100-xCx和(Fe40Mn40Co10Ni10)100-xCx、(Fe50Mn30Co10Cr10)100-xCx三种不同晶体结构高熵合金系列,采用X射线衍射仪(XRD)、光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等分析测试方法,分别研究了合金元素碳对不同晶体结构高熵合金的组织和力学性能的影响。取得主要研究结果有:(1)将碳元素加入AlFeCoNi多元合金中,合金由单一体心立方(BCC)相转变为BCC+面心立方(FCC)两相。碳含量增加到一定程度时,有片状石墨在FCC相中析出。合金的强度和塑性随碳含量的增加而提高,抗压强度由1291MPa最大提高到了2875MPa,塑性由5%最多增加到了27%。合金由解理断裂转变为准解理断裂。(2)碳元素的加入没有改变Fe40Mn40Co10Cr10和Fe40Mn40Co10Ni10两种合金的晶体结构,但增大了合金的晶格常数。在(Fe40Mn40Co10Cr10)100-xCx系合金中,合金的强度随碳含量的增加而提高,塑性降低;当碳含量增加到一定程度时,合金中有少量Cr7C3化合物产生。在(Fe40Mn40Co10Ni10)100-xCx系合金中,碳能显著改善合金的强度和塑性。(3)Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金为FCC+密排六方(HCP)两相高熵合金。碳的加入促进了HCP相转变为FCC相,随碳含量的增加HCP相的体积分数减小,FCC相体积分数增加。碳元素的加入使合金的衍射峰向右偏移,晶格常数减小。该体系合金的硬度随碳含量的增加而降低,但抗压强度随碳含量的增加而提高。