【摘 要】
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高熵合金是由五种或五种以上元素构成,具有诸多优异性能。通常FCC结构高熵合金的屈服强度低,塑性良好,强度差,一般可用固溶强化,细晶强化,加工硬化,第二相强化等方式进行强化。本文以高塑性Co30Cr25Fe15Ni15Mn15(延伸率可达68%,屈服强度较低仅有232 MPa)高熵合金为研究对象,拟通过Mo的合金化、轧制和滑动摩擦等方法以提高合金屈服强度,探究变形机制以及强化机理。本文使用XRD、S
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高熵合金是由五种或五种以上元素构成,具有诸多优异性能。通常FCC结构高熵合金的屈服强度低,塑性良好,强度差,一般可用固溶强化,细晶强化,加工硬化,第二相强化等方式进行强化。本文以高塑性Co30Cr25Fe15Ni15Mn15(延伸率可达68%,屈服强度较低仅有232 MPa)高熵合金为研究对象,拟通过Mo的合金化、轧制和滑动摩擦等方法以提高合金屈服强度,探究变形机制以及强化机理。本文使用XRD、SEM、EBSD、TEM、显微硬度计、纳米压痕和电子万能试验机分析和测试(Co30Cr25Fe15Ni15Mn15)100-xMox系高熵合金的组织和力学性能,研究了不同轧制温度和滑动摩擦参数对(Co30Cr25Fe15Ni15Mn15)100-xMox系高熵合金组织和力学性能的影响,主要实验结果如下:铸态Co30Cr25Fe15Ni15Mn15高熵合金是FCC单相结构,其微观组织是典型枝晶结构。随着Mo元素含量的添加,(Co30Cr25Fe15Ni15Mn15)100-xMox系合金依然为单相FCC晶体结构,枝晶组织也得到了细化,(Co30 Cr25Fe15Ni15Mn15)95Mo5高熵合金枝晶间有Mo和Mn元素化合物。(Co30Cr25Fe15Ni15Mn15)100-xMox系合金的显微硬度随Mo含量的增加而增加,合金的屈服强度和塑性随Mo的添加先增大后减小。其中,(Co30Cr25Fe15Ni15Mn15)97Mo3合金综合力学性能最好,屈服强度为260 MPa,抗拉强度为585 MPa,塑性为76%。1000℃和 1100℃下轧制变形量为 80%时,(Co30Cr25Fe15Ni15Mni5)100-xMox合金均是FCC晶体结构的均匀等轴晶组织。由于在热轧过程中产生了大量的退火孪晶使合金具有一定良好的塑性。随着轧制温度的升高,轧制态Co30Cr25Fe15Ni15Mn15高熵合金的平均晶粒尺寸从8.2977 μm增加至20.732μm,合金的屈服强度和抗拉强度降低,塑性增加;轧制态(Co30Cr25Fe15Ni15Mn15)97Mo3合金的平均晶粒尺寸从4.6821μm增加至17.653μm,合金的屈服强度和抗拉强度降低,塑性增加。其中,1100℃轧制态(Co30Cr25Fe15Ni15Mn15)97Mo3合金具有最佳的综合力学性能,屈服强度为389 MPa,抗拉强度为820 MPa,塑性为81%。滑动摩擦处理后合金晶体结构依然和轧制态(Co30Cr25Fe15Ni15Mn15)97Mo3高熵合金保持一致,为FCC单相结构。滑动摩擦处理后不同循环次数和不同载荷处理后的组织均为明显的梯度变化组织,截面硬度呈梯度分布。其中,载荷为500N,循环次数为100 T时,(Co30Cr25Fe15Ni15Mn15)97Mo3合金具有最佳的综合力学性能,变形层深度约为400μm,表层小于5 μm晶粒占比较高;屈服强度为681 MPa,抗拉强度为873 MPa,塑性为37%。
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