多主元高熵合金的组织结构与性能研究

论文摘要

近年来,高熵合金的研究已成为材料研究的热点之一,它突破了以一种或两种元素为主元的合金设计,发展出一种新的合金设计理念。高熵合金是采用至少五种元素按照等摩尔比或近等摩尔比进行混合形成的合金。多主元的混合产生高熵效应,使得高熵合金具有简单的微结构。高熵合金在各个方面表现出良好的性能,引起科学界的广泛关注和积极探索。本文选用常见的Al、Fe、Cu、Co、Ni、Cr、Ti、V八种合金元素,采用真空电弧炉成功制备出AlFeCuCoCr、CuCoCrNiFe、AlFeCuCoNiCr、AlFeCuCoNiCrTi0.5、AlFeCoCrNi、AlFeCuNiCrV及AlFeCuCoNiCrTiV七种高熵合金样品。采用OM、SEM、XRD及TEM实验方法对高熵合金的显微组织、表面形貌、相结构及形成机理进行分析。并对合金的硬度、抗高温退火软化性能、热稳定性及耐腐蚀性能进行测试。得出结论如下：（1）本文所制备的高熵合金都形成了FCC、BCC或FCC+BCC固溶体,有少数有序固溶相的生成。（2）Al元素在合金中促进BCC结构相形成,提高合金的硬度和强度。本实验中不含Al元素的CuCoCrNiFe合金硬度较低,其它含Al元素的高熵合金都具有较高的硬度,其硬度值在700-1200HV之间。（3）Cu元素在枝晶间偏聚,对高熵合金的韧塑性起主要作用。在实际应用方面,可以通过Cu元素的增减来设计不同韧塑性需求的高熵合金。（4）高熵合金具有较好的抗800℃高温退火软化性能。其中CuCoCrNiFe、AlFeCuCoNiCr、AlFeCoCrNi、AlFeCuCoNiCrTiV高熵合金退火后硬度提高,具有析出硬化特性。（5）高熵合金具有良好的热稳定性能。（6）高熵合金具有优良的耐酸腐蚀性能,本实验中除了AlFeCuNiCrV合金,其余合金耐酸腐蚀性能都优于304不锈钢。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 高嫡合金的理论依据
• 1.3 高摘合金的研究发展现状
• 1.4 高嫡合金的组织与性能特点
• 1.5 高嫡合金的应用
• 1.6 本论文的研究内容
• 2 实验设计
• 2.1 合金元素的选择及试样制备
• 2.2 合金的组织结构分析
• 2.3 合金的性能特点测试
• 3 高摘合金组织结构分析
• 3.1 高嫡合金微观组织结构分析
• 3.2 高摘合金透射电镜显微分析
• 4 高嫡合金的性能研究
• 4.1 高嫡合金的硬度分析
• 4.2 高摘合金的抗800℃高温退火软化性能测试
• 4.3 高嫡合金的热性能分析
• 4.4 高摘合金的电化学实验分析
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文