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高熵合金以其简单的结构和优异的性能备受国内外学者青睐,本论文在前人研究的基础上,设计了AlxCoCrFeNi2Tiy(x=0,0.2;y=0,0.5,1.0)系高熵合金。目的是研究发展具有面心立方(fcc)结构基体的同时具有较高屈服强度和较好塑性的高熵合金。 论文借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等并结合能谱分析仪(EDS)等辅助仪器,对AlxCoCrFeNi2Tiy系高熵合金的铸态及退火态的微观组织结构和硬度,室温压缩性能和铸态下的高温抗氧化性能进行了研究。另外由于CoCrFeNi2和Al0.2CoCrFeNi2合金在1000℃退火12h后组织结构变化不明显,且具有优异的延展性,所以对其再结晶性能进行了研究。实验结果表明: (1)铸态下,六种合金的组织结构都比较简单,不含Ti元素的两种合金为面心立方(fcc)结构的单相固溶体,其余四种合金以fcc固溶体相为基体,同时有部分密排六方(hcp)结构的析出相(η-(Ni+Co)3Ti相)存在,且随着Ti元素含量的增加,η-(Ni+Co)3Ti相的数量也增多。六种合金经过700℃,800℃,900℃和1000℃退火12h后均没有新的相出现,具有良好的热稳定性能。 (2)铸态下,随着Ti元素含量的增加,合金的硬度逐渐升高。Al元素加入后因为固溶强化作用合金的硬度也有升高,但同时 Al元素会抑制析出相的形成,所以Al0.2CoCrFeNi2Ti0.5合金的硬度反而比CoCrFeNi2Ti0.5合金低。由于Al元素的含量较低,并不能完全抑制析出相的形成,但其尺寸会减小,相对数量增加,使合金的硬度有所提高,所以Al0.2CoCrFeNi2Ti合金的硬度比CoCrFeNi2Ti合金的略高。随着退火温度的升高,六种合金的硬度均呈现先升高后降低的趋势。 (3)随Al含量的增加合金的抗高温氧化性能增强,当合金中有Al时,合金的抗高温氧化性能随Ti含量的增加而减弱,当合金中没有Al时,随Ti含量的增加合金的抗高温氧化性能先增强后减弱。抗氧化性能最好的合金为Al0.2CoCrFeNi2,其次为Al0.2CoCrFeNi2Ti0.5。 (4)铸态下,Ti元素含量为0的两种合金,屈服强度非常低,分别为122.3MPa和144.9MPa,但塑性非常好,变形度超过80%依然没有发现明显裂纹。随着Ti元素的增加,合金的屈服强度明显提高,但塑性逐渐变差。Al元素的加入也会提高合金的屈服强度。随着退火温度的升高,合金的屈服强度先升高后降低,断裂应变先降低后升高。 (5)再结晶实验结果表明:CoCrFeNi2和Al0.2CoCrFeNi2合金的最低再结晶温度都为800℃,前者变形度要在50%以上,后者变形度要在70%以上。变形度只有25%时,退火温度要达到900℃才开始发生再结晶。另外,当退火温度及变形度合适时还形成了退火孪晶组织。