【摘 要】
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高熵合金是由多种元素以等原子比或近等原子比合金化形成的一类新型金属材料,呈现出许多优异的力学、物理和化学性能,具有作为新型结构材料的潜力。单相FCC结构的高熵合金通常塑性较好但强度偏低,而单相BCC结构的高熵合金强度较高但塑性较小,其综合力学性能还需提升。近年来,高熵合金第二相强化引起了国内外学者的广泛关注。研究表明,在塑性较好的FCC结构的合金基体中引入纳米、弥散、共格的第二相可以实现提高合金强
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高熵合金是由多种元素以等原子比或近等原子比合金化形成的一类新型金属材料,呈现出许多优异的力学、物理和化学性能,具有作为新型结构材料的潜力。单相FCC结构的高熵合金通常塑性较好但强度偏低,而单相BCC结构的高熵合金强度较高但塑性较小,其综合力学性能还需提升。近年来,高熵合金第二相强化引起了国内外学者的广泛关注。研究表明,在塑性较好的FCC结构的合金基体中引入纳米、弥散、共格的第二相可以实现提高合金强度的同时保持较好塑性。本文借助相图计算的方法,在Ni Cr Fe三主元组成的FCC基体中分别添加Ta、Ti、Mo三种元素,设计并制备了三种不同成分的第二相强化合金:Ni56Cr19.5Fe19.5X5（x=Ta、Ti、Mo）。采用XRD、SEM和TEM等方法分别研究了其时效析出行为及其对力学性能的影响,讨论了析出相的沉淀强化作用及机制。主要结论如下:（1）Ni56Cr19.5Fe19.5Ta5合金在700℃时效处理后合金FCC基体中能够析出与基体呈共格关系的D022结构的′′-（Ni Cr Fe）3Ta有序沉淀强化相。经适当时效处理（700℃、100 h）后,合金强度显著提高,屈服强度和抗拉强度分别为1094 MPa和1283 MPa,同时保持了26%的断后延伸率。合金强度的提高主要来自于晶内弥散分布的纳米尺寸′′相的有序强化和共格强化作用,同时′′相与基体的共格关系使合金强度提高的同时保持较好的塑性。（2）Ni56Cr19.5Fe19.5Ta5合金在700℃时效处理后强度明显提升,且随着时效时间的增加合金强度进一步提高。700℃/20 h时效处理的合金屈服强度和抗拉强度分别为866 MPa和1080 MPa,相较于未时效的固溶态合金的强度（480 MPa,和848MPa）,分别提升了80%和27%,同时保留了21%的延伸率。700℃/150 h时效处理的合金屈服强度达到了1152 MPa,但延伸率为12%。（3）Ni56Cr19.5Fe19.5Ti5合金在650℃/20 h时效处理后合金FCC基体中能够析出与基体呈共格关系的L12结构的纳米沉淀强化相,L12相弥散分布在晶内,尺寸小于5 nm。L12纳米相的析出使650℃/20 h时效处理后的合金强度明显提升,屈服强度和抗拉强度分别为411 MPa和656 MPa,相较于未经时效处理的固溶态合金分别提高了290%和228%。（4）Ni56Cr19.5Fe19.5Ti5合金在650℃/50-150 h时效处理后合金晶界处析出另一种相,结合TTT曲线该相为η相。这一新析出相破坏了合金的连续性,使650℃/50-150h时效处理后的屈服强度和抗拉强度均有所下降。（5）Ni56Cr19.5Fe19.5Mo5合金在700℃/20-150 h退火处理后合金中均未在FCC基体中出现析出相,但在退火后的合金中观察到了退火孪晶。此外,700℃退火处理合金的加工硬化能力得到显著提升,高熵合金中退火处理后加工硬化能力提高较为少见,鲜有文献报道,值得深入研究。。
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