【摘 要】
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首次提出通过薄带铸轧工艺制备高熵合金,相较于传统制备高熵合金工艺,具有亚快速冷却成型和近终成形的特点,是一种高效、节能、低成本的全新制备高熵合金方法。本文针对通过薄带铸轧工艺制备出的铸态A10.3CoCrFeNi、A10.4CoCrFeNi、AlCoCrFeNiNb0.3三种铸带,厚度分别为1.5mm、1.5mm、2.0mm,并围绕三种铸带的铸态、退火态组织性能以及织构演变规律问题进行研究探讨。通
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首次提出通过薄带铸轧工艺制备高熵合金,相较于传统制备高熵合金工艺,具有亚快速冷却成型和近终成形的特点,是一种高效、节能、低成本的全新制备高熵合金方法。本文针对通过薄带铸轧工艺制备出的铸态A10.3CoCrFeNi、A10.4CoCrFeNi、AlCoCrFeNiNb0.3三种铸带,厚度分别为1.5mm、1.5mm、2.0mm,并围绕三种铸带的铸态、退火态组织性能以及织构演变规律问题进行研究探讨。通过热力学计算、相图计算方法来实现实验前对合金成分的预算分析。从铸态及退火态合金的组织性能角度分析了薄带铸轧工艺制备高熵合金的优势,以及主要研究了在薄带铸轧工艺中铸态、退火态合金的织构演变规律。讨论通过薄带铸轧工艺生产的铸态A10.3CoCrFeNi、A10.4CoCrFeNi、AlCoCrFeNiNb0.3三种铸带过程中,包括实验前相图计算、实验后铸带组织、物相、织构以及室温拉伸性能检测。通过分析发现,薄带铸轧工艺制备的Al0.3CoCrFeNi、A10.4CoCrFeNi高熵合金组织为两层规则的柱状晶,柱状晶由表层向芯部生长直至汇合,晶界清晰明显较平直,为单一 FCC相;AlCoCrFeNiNb0.3组织呈现为两层等轴晶区,表层等轴晶区平均晶粒尺寸较大,芯部等轴细晶区平均晶粒尺寸较小。相较于传统制备高熵合金制备出的同种高熵合金的平均晶粒尺寸,铸轧工艺起到了细化晶粒作用;Al0.3合金在室温下屈服强度为218.4MPa,抗拉强度为491.8MPa,断后延伸率达到99.6%,相较于传统方法制备的同种成分高熵合金,合金的屈服强度提升了 9.2%,断后延伸率提高了 3.1%,抗拉强度相当;A10.4合金在室温下屈服强度为263.5MPa,抗拉强度为561.0MPa,断后延伸率达到67.8%,相较于传统方法制备的同种成分高熵合金,断后延伸率提高了 23.7%,屈服强度和抗拉强度相当。铸态Al0.3合金经冷轧以及900℃再结晶退火工艺处理后,微区组织取向由铸态的（310）（210）取向流向再结晶态的（110）取向;随着退火时间的延长,亚晶结构的（111）取向开始从变形结构的（110）取向流动。（110）取向倾向于形成黄铜型变形织构,包括Bs{110}<112>织构和留在再结晶结构中的Goss{110}<001>织构。铸态Al0.4合金经冷轧以及1000℃再结晶退火工艺处理后,微区组织取向由铸态的（311）取向流向再结晶态的（110）取向。大块亚晶结构区域几乎呈现（111）取向和（112）取向,（112）取向晶粒可能是由（110）取向的形变组织经由（111）取向流向的。（110）取向易形成黄铜型形变织构,包括Bs{110}<112>织构和Goss{110}<001>织构残留于再结晶态组织中,（112）取向易形成铜型形变织构中的Copper{112}<111>织构残留于再结晶态组织中。冷轧态Al0.4合金经1000℃退火60min后,BCC相的织构成慢散状态,并无明显强织构,主要因为BCC相优先形核于无择优取向的FCC相晶界处。在φ2=0°,存在微弱η纤维织构{210}<001>织构,最大取向密度f=0.6,其中η纤维织构<001>//RD;同时存在两处微弱λ纤维织构{001}<110>织构,最大取向密度f=1.7,其中λ纤维织构<001>平行于ND。经1000℃退火180min后,存在BCC相强织构。在φ2=0°,之前存在的η纤维织构{210}<001>织构强度增加,最大取向密度f=8.1;之前存在的λ纤维织构{001}<110>织构强度增加,最大取向密度f=15.2。综合来看,通过薄带铸轧制备高熵合金系优势比较明显,制备的高熵合金系晶粒尺寸得到细化,综合力学性能得到提高,织构演变规律与真空电弧熔炼法制备区别明显,达到了通过全新方法制备高熵合金系的目的。
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