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塑性变形对Al0.5FeCoCrNi高熵合金组织结构和性能的影响

2020-12-29阅读(696)

塑性变形对Al0.5FeCoCrNi高熵合金组织结构和性能的影响

论文摘要

高熵合金具有独特的成分、结构和性能。塑性变形是材料加工的主要方式之一,也是一些材料的强化方法。目前人们对高熵合金塑性变形的研究尚比较少。本文以塑性较好的Al0.5FeCoCrNi高熵合金为研究对象,采用真空电弧熔炼合金,加工成块状试样后对合金进行轧制塑性变形,采用金相显微镜、X射线衍射分析仪、扫描电镜及附带能谱仪、透射电镜、硬度计、电化学工作站、摩擦磨损试验机和热分析仪,研究塑性变形对合金组织结构、硬度、腐蚀和磨损性能的影响规律。在600℃、800℃和1140℃对塑性变形合金进行1h、5h和10h退火,研究了退火工艺对塑性变形合金组织结构和硬度的影响规律。实验结果表明：Al0.5FeCoCrNi高熵合金加工硬化能力强。合金塑性变形前后相结构均为面心立方（FCC）结构的固溶体。轧制塑性变形时合金的枝晶相被压扁拉长,枝晶间相沿轧制方向被拉长。塑性变形Al0.5FeCoCrNi高熵合金在3.5wt.%NaCl溶液中耐蚀性能较差,发生明显的孔蚀现象,且随着轧制塑性变形量的增加,Al0.5FeCoCrNi高熵合金的腐蚀速率增加。Al0.5FeCoCrNi高熵合金在10wt.%NaOH溶液中能够形成稳定的钝化膜,电化学极化后合金表面没有发生明显的腐蚀现象,合金的耐蚀性随着轧制塑性变形量的增加而降低。塑性变形Al05FeCoCrNi高熵合金在10N和20N载荷下磨损时,其耐磨性能随变形量的增加而降低,磨损方式为磨粒磨损和粘着磨损。当合金在30N载荷下磨损时,变形量为0～30%时,其耐磨性能随变形量的增加而降低,磨损方式为磨粒磨损和粘着磨损；当变形量为60～90%时,其磨损性能有小幅提升,磨损方式为氧化磨损、磨粒磨损和粘着磨损共同作用。塑性变形Al0.5FeCoCrNi高熵合金经600-11400C退火后,合金由FCC结构固溶体转变为FCC+BCC结构固溶体。合金经600℃退火后,塑性变形量为0-60%的合金的金相显微组织与铸态时相比变化不大,而变形量为90%的合金有颗粒相析出。合金经800℃退火后,有颗粒相析出,塑性变形合金的枝晶间相出现回溶现象。合金经1140℃退火后,开始在枝晶相中有θ针状相析出,而后e相和枝晶间相出现回溶现象,且随着变形量的增加和退火时间的延长,回溶速度增加。铸态合金退火后,出现时效硬化现象,而后随着合金变形量的增加、退火温度的升高和退火时间的延长,合金的时效硬化能力降低,甚至出现退火软化现象。其中变形量为60%的合金在1140℃退火时及变形量为90%的合金在800℃和1140℃退火时,合金出现退火软化现象。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 高熵合金的定义
  • 1.3 高熵合金的制备
  • 1.3.1 真空电弧熔炼法
  • 1.3.2 激光熔覆法
  • 1.3.3 电化学法
  • 1.3.4 机械合金化法
  • 1.3.5 热喷涂法
  • 1.3.6 磁控溅射法
  • 1.3.7 其它方法
  • 1.4 高熵合金的组织结构
  • 1.4.1 简单固溶体结构
  • 1.4.2 非晶结构
  • 1.4.3 纳米晶结构
  • 1.4.4 其它结构
  • 1.5 高熵合金性能
  • 1.5.1 强度与塑性
  • 1.5.2 硬度
  • 1.5.3 耐磨性
  • 1.5.4 耐蚀性
  • 1.5.5 磁性能
  • 1.5.6 抗高温氧化
  • 1.5.7 抗高温回火软化
  • 1.5.8 电阻率
  • 1.6 高熵合金的应用及展望
  • 1.7 本课题研究内容
  • 第二章 实验方法
  • 2.1 高熵合金的制备
  • 2.2 高熵合金的加工和热处理工艺
  • 2.2.1 合金的轧制塑性变形
  • 2.2.2 合金的热处理工艺
  • 2.3 高熵合金显微组织结构的分析
  • 2.3.1 金相显微组织观察
  • 2.3.2 X射线衍射分析
  • 2.3.3 扫描电子显微镜分析
  • 2.3.4 透射电子显微镜分析
  • 2.3.5 合金热稳定性分析
  • 2.4 高熵合金性能测试
  • 2.4.1 合金硬度测试
  • 2.4.2 合金耐蚀性测试
  • 2.4.3 合金耐磨性能测试
  • 0.5FeCoCrNi高熵合金组织结构和硬度的影响'>第三章 塑性变形对Al0.5FeCoCrNi高熵合金组织结构和硬度的影响
  • 3.1 引言
  • 3.2 试验结果与分析
  • 0.5FeCoCrNi高熵合金组织结构的影响'>3.2.1 塑性变形对Al0.5FeCoCrNi高熵合金组织结构的影响
  • 0.5FeCoCrNi高熵合金硬度的影响'>3.2.2 塑性变形对Al0.5FeCoCrNi高熵合金硬度的影响
  • 3.3 本章小结
  • 0.5FeCoCrNi高熵合金耐蚀性研究'>第四章 塑性变形Al0.5FeCoCrNi高熵合金耐蚀性研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验结果与分析
  • 0.5FeCoCrNi高熵合金在3.5wt.%NaCl溶液中耐蚀性能的研究'>4.2.1 塑性变形Al0.5FeCoCrNi高熵合金在3.5wt.%NaCl溶液中耐蚀性能的研究
  • 0.5FeCoCrNi高熵合金在10wt.%NaOH溶液中耐蚀性能的研究'>4.2.2 塑性变形Al0.5FeCoCrNi高熵合金在10wt.%NaOH溶液中耐蚀性能的研究
  • 4.2.3 高熵合金的腐蚀机理及塑性变形的影响
  • 4.3 本章小结
  • 0.5FeCoCrNi高熵合金摩擦磨损性能的影响'>第五章 塑性变形对Al0.5FeCoCrNi高熵合金摩擦磨损性能的影响
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验结果与讨论
  • 0.5FeCoCrNi高熵合金摩擦磨损性能的影响'>5.2.1 塑性变形量对Al0.5FeCoCrNi高熵合金摩擦磨损性能的影响
  • 0.5FeCoCrNi高熵合金摩擦磨损性能的影响'>5.2.2 载荷对塑性变形Al0.5FeCoCrNi高熵合金摩擦磨损性能的影响
  • 5.3 本章小结
  • 0.5FeCoCrNi高熵合金组织结构和硬度的影响'>第六章 退火对塑性变形Al0.5FeCoCrNi高熵合金组织结构和硬度的影响
  • 6.1 引言
  • 6.2 实验结果与分析
  • 6.2.1 DSC/TGA结果分析
  • 6.2.2 退火对RO合金组织结构和硬度的影响
  • 6.2.3 退火对R30合金组织结构和硬度的影响
  • 6.2.4 退火对R60合金组织结构和硬度的影响
  • 6.2.5 退火对R90合金组织结构和硬度的影响
  • 6.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 在学期间发表的学术论文

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