论文部分内容阅读
本论文主要研究了过渡族元素Cu、低熔点元素Sn和高熔点元素Nb等具有不同物理化学特性的元素对于CoCrFeNiCu系高熵合金的组织结构以及力学性能的影响规律，进而从不同角度论述并阐明元素的作用机理，为高性能高熵合金成分设计提供实验依据和理论指导。具体的研究内容和结果如下：通过改变Cu元素的含量研究CoCrFeNiCux（摩尔比，x=0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5）合金的组织结构和力学性能。当x=0时，CoCrFeNi合金为单一的FCC结构固溶体。随着Cu元素的加入，合金的组织形貌发生明显的变化；当x≤1时，Cu元素在合金的晶界处富集偏聚，形成富Cu相，合金的结构由两种FCC结构（FCC1+FCC2）组成；当x>1时，合金表现为典型的枝晶状组织形貌，富Cu相在枝晶间析出。当x=0.5时，合金的屈服强度和显微硬度均达到最高值，分别为328MPa和162HV；随着Cu元素含量的继续增加，合金的屈服强度和显微硬度呈现缓慢下降的趋势；合金具有良好的压缩变形能力，在1×10-4s-1的压缩速率下经过25%的压缩变形后均没有发生断裂。基于上述研究结果，进而研究了低熔点的Sn元素对CoCrFeNiCu2Sn（x摩尔比，x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0）合金组织和力学性能的影响。合金具有典型的枝晶形貌；当x=0.2、0.4和0.6时，合金的组织形貌并没有发生明显的改变，但在枝晶间的富Cu相（FCC2）中形成了一种新的白色相（FCC3），合金由三种面心立方结构（FCC1+FCC2+FCC3）的相构成；当x=0.8和1.0时，合金的形貌依然为枝晶状，但其中具有FCC2结构的相几乎消失，其结构仅包含FCC1+FCC3。合金的屈服强度和显微硬度随着Sn元素含量的增加而提高；当x=1.0时，合金的屈服强度和显微硬度分别达到1102MPa和391HV；合金具有良好的压缩变形能力，在1×10-4s-1的压缩速率下经过23%的压缩变形后没有发生断裂。研究了高熔点Nb元素对CoCrFeNiCu2Nbx（摩尔比，x=0,0.2,0.4,0.6）合金组织和力学性能的影响。随着Nb元素的加入，合金的组织形貌发生了明显的改变；当x=0.2时，合金的组织形貌仍然为典型的枝晶状，但在枝晶间的富Cu相中析出了一些新的、BCC固溶体，合金由FCC1+FCC2+BCC三种结构构成；当x=0.4和0.6时，枝晶状组织形貌完全消失，在基体相上分布有雪花状的白色相，合金由FCC2+BCC两种结构构成。合金系的压缩断裂强度和显微硬度和随着Nb元素含量的增加而提高，但是压缩塑性变形量降低；当x=0.6时，合金在1×10-4s-1的压缩速率下经过5.2%的变形后发生断裂，其屈服强度和断裂强度分别为1118MPa和1202MPa，显微硬度达到522HV。