Al+Ni和Al+Ti对FeCoNiCrAl基高熵合金组织的影响

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本文考察了(Al+Ni)和(Al+Ti)物质量的分数对铸态和热处理态的FeCoNiCrAl基高熵合金的组织影响,并利用混合焓、混合熵、原子半径差、电负性、电子空位浓度等参数在理论上计算了(Al+Ni)和(Al+Ti)对FeCoNiCrAl基高熵合金相稳定性,并用实验验证了(Al+Ni)和(Al+Ti)对铸态和热处理FeCoNiCrAl基高熵合金的组织影响。通过混合焓、混合熵、原子半径差、电负性、电子空位浓度研究了FeCoNiCrAl基高熵合金相稳定性,结果表明:当Al/Ni=1:3和1:4时且Al+Ni的物质量分数在30%时,合金的状态处于固溶体相区间,除此之外,合金状态进入金属间化合物(I)和固溶体(S)的混合区间。在FeCoNi CrMo0.1AlxTiy(x+y=0.5,y=0.1,0.2,0.3,0.4)合金中,只有FeCoNiCrMo0.1Al0.4Ti0.1合金铸态组织呈现固溶体结构,其他成分的合金都将进入金属间化合物(I)和固溶体(S)的混合区间。研究发现在铸态情况下,对于Al/Ni为1:4和1:3的FeCoNiCrAl合金,(Al+Ni)物质量的分数从30%-60%,合金铸态组织均显示为枝晶组织,但随着(Al+Ni)物质量占比的增加,枝晶间富集Ni和Al的程度越来越大。(Al+Ni)物质量的分数为50%且Al/Ni=1:2的FeCoNiCrAl合金铸态组织呈现共晶型片层组织,相组成从FCC结构转化成FCC+BCC结构,形成富Ni和Al的BCC相。(Al+Ni)物质量的分数为60%且Al/Ni=1:2的FeCoNiCrAl合金铸态组织呈现晶间区域上分布富集(Fe,Cr)的相。(Al+Ni)物质量的分数影响FeCoNiCrAl合金的热处理组织的形貌,当(Al+Ni)物质量的分数为30%-40%时,呈现枝晶形貌,枝晶干在不同时效温度下出现富集(Ni,Al)的析出相,枝晶间富集Ni和Al区域无富集(Fe,Cr)颗粒相析出。当(Al+Ni)物质量的分数为50%时,热处理组织呈现片层状(sideplate),在各个时效温度下均无调幅分解和颗粒相析出。当(Al+Ni)物质量的分数为60%时,晶间区域富集Ni和Al,并在不同温度下均有富集(Fe,Cr)的颗粒相析出。考察了Mo对FeCoNiCrAl0.3高熵合金组织的影响。结果表明:FeCoNiCrMo0.1Al0.3合金中Mo主要以固溶态的形式存在于合金中,而随着Mo含量的增加,FCC基体中析出分布于枝晶间的(Cr,Mo)(Ni,Co)型σ相,大量的σ相在晶界上呈现条状出现。研究了不同Al+Ti含量的FeCoNiCrMo0.1AlxTiy(x+y=0.5,x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金在铸态情况下都为枝晶结构。含Ti为较少的FeCoNiCrMo0.1Al0.4Ti0.1的合金,其枝晶内和枝晶间成分的差距都不大。但是,随着含Ti量的增加,枝晶间的Ti含量比枝晶内的Ti含量越来越富集。Al+Ti含量对FeCoNi CrMo0.1AlxTiy(x+y=0.5,x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金1050℃固溶8 h,750℃时效24 h热处理态组织后析出γ,并且随着含Ti量的增大而增多。当时效温度为850℃时,析出相逐渐长大,并随着含Ti量的增大而粗化效应愈发明显。当时效温度为950℃,达到γ相的完全溶解温度,γ相在基体中回溶。
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