合金元素对高熵合金微观组织与性能的影响

论文摘要

多主元高熵合金是近年来兴起的一种新型合金材料,多主元高熵合金是以五种或五种以上主要元素按等摩尔比或近等摩尔比经熔炼、烧结或者其他方法组合而成具有金属特性的材料。主要元素的增多使合金产生高熵效应,晶体结构倾向于形成简单体心或简单面心结构,同时可能伴有晶间化合物生成,甚至在铸态就会析出纳米晶,从而起到固溶强化、沉淀强化和弥散强化效果,使高熵合金的性能比传统合金具有较大优势。本论文根据多主元高熵合金的成分设计原则,设计了Al0.5CoCrCuFeNiBx、 Al0.5CoCrCuFeNiSix及Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5AlxMoy等三种多主元合金体系,通过真空电弧炉熔炼方法制备了合金铸锭,并采用XRD进行了结构测定,SEM观察显微组织,EDS能谱进行了微区分分析,并进行了微观硬度性能测试。研究发现制备得到的三组合金系最后都形成了简单的FCC、BCC及BCC+FCC结构的固溶体,这是由于合金系的多主元高熵效应抑制了该合金系中间相的产生。Al0.5CoCrCuFeNiBx合金体系,合金随着B含量的增加,还有Cr2B、（Cr,Fe）B硼化物的析出,且合金的显微硬度随B含量的增加而提高,最高硬度达到607HV,合金体系的晶格常数变化不大。Al0.5CoCrCuFeNiSix合金体系,合金也随着Si含量的增加,有CrSi2硅化物的产生,其合金的显微硬度也随着Si含量的增加而显著提高,硬度高达1011HV,合金体系的晶格常数由于Si的加入有所降低；Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5AlxMoy合金系都形成了简单结构的固溶体,合金随Al和Mo含量的不同,合金系的硬度没有显著的变化,硬度在450HV左右,其晶格常数没有显著地变化。Al0.5CoCrCuFeNiBx、Al0.5CoCrCuFeNiSix及Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5AlxMoy系高熵合金比传统合金有更优越的综合力学性能,可以更大程度的满足工业生产的需要,其开发应用前景广阔。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高熵合金概念及理论依据
• 1.2.1 高熵合金的定义
• 1.2.2 理论依据
• 1.3 高熵合金的特点及性能
• 1.3.1 高熵合金的微观特性
• 1.3.2 高熵合金的结构特征
• 1.3.3 高熵合金的性能特征
• 1.4 高熵合金的应用领域
• 1.5 高熵合金的制备工艺
• 1.5.1 熔铸法
• 1.5.2 涂层法
• 1.5.3 机械合金化法
• 1.5.4 电化学制备法
• 1.6 选题意义及研究内容
• 1.6.1 选题意义
• 第2章 实验方法及步骤
• 2.1 高熵合金的成分设计及制备
• 2.1.1 高熵合金的成分设计
• 2.1.2 高熵合金试样的制备
• 2.2 高熵合金的组织结构分析
• 2.2.1 X-ray衍射实验分析
• 2.2.2 拍摄金相照片
• 2.2.3 扫描电镜分析和能谱分析
• 2.3 高熵合金的力学性能分析
• 2.3.1 高熵合金的硬度测试
• 2.4 高熵合金晶格常数的测定
• 2.5 本章小结
• 0.5CoCrCuFeNiB_x合金的研究'>第3章 Al_0.5CoCrCuFeNiB_x合金的研究
• 3.1 前言
• 0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金的微观组织结构分析'>3.2 Al_0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金的微观组织结构分析
• 0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金相组成与结构'>3.2.1 Al_0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金相组成与结构
• 0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金组织分析'>3.2.2 Al_0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金组织分析
• 0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金的微观组织分析'>3.2.3 Al_0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金的微观组织分析
• 0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金的力学性能分析'>3.3 Al_0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金的力学性能分析
• 0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金的硬度分析'>3.3.1 Al_0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金的硬度分析
• 0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金的面积分数与B含量的关系'>3.3.2 Al_0.5CoCrCuFeNiB_x高熵合金的面积分数与B含量的关系
• 3.4 本章小结
• 0.5CoCrCuFeNiSi_x合金的研究'>第4章 Al_0.5CoCrCuFeNiSi_x合金的研究
• 4.1 前言
• 0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金的微观组织结构分析'>4.2 Al_0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金的微观组织结构分析
• 0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金相组成与结构'>4.2.1 Al_0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金相组成与结构
• 0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金组织分析'>4.2.2 Al_0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金组织分析
• 0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金的微观组织分析'>4.2.3 Al_0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金的微观组织分析
• 0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金的力学性能分析'>4.3 Al_0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金的力学性能分析
• 0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金的硬度分析'>4.3.1 Al_0.5CoCrCuFeNiSi_x高熵合金的硬度分析
• 4.4 本章小结
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y高熵合金的研究'>第5章 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y高熵合金的研究
• 5.1 前言
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_x合金微观组织结构的影响'>5.2 Al对Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_x合金微观组织结构的影响
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_x高熵合金的微观组织结构分析'>5.2.1 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_x高熵合金的微观组织结构分析
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_x高熵合金相组成与结构'>5.2.1.1 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_x高熵合金相组成与结构
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_x高熵合金组织分析'>5.2.1.2 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_x高熵合金组织分析
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_x高熵合金微观组织结构分析'>5.2.2 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_x高熵合金微观组织结构分析
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y合金的微观组织结构的影响'>5.3 Mo对Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y合金的微观组织结构的影响
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y高熵合金的微观组织结构分析'>5.3.1 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y高熵合金的微观组织结构分析
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y高熵合金相组成与结构'>5.3.1.1 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y高熵合金相组成与结构
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y高熵合金组织分析'>5.3.1.2 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y高熵合金组织分析
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y高熵合金微观组织结构分析'>5.3.2 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y高熵合金微观组织结构分析
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y合金微观组织结构的影响'>5.4 Al、Mo对Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y合金微观组织结构的影响
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5AlxMo_y高熵合金的微观组织结构分析'>5.4.1 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5AlxMo_y高熵合金的微观组织结构分析
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y高熵合金相组成与结构'>5.4.1.1 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y高熵合金相组成与结构
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y高熵合金组织分析'>5.4.1.2 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y高熵合金组织分析
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y高熵合金微观组织结构分析'>5.4.2 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Mo_y高熵合金微观组织结构分析
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y高熵合金的力学性能分析'>5.5 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y高熵合金的力学性能分析
• 1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y高熵合金的硬度分析'>5.5.1 Co_1.5CrFeNi_1.5Ti_0.5Al_xMo_y高熵合金的硬度分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与进一步工作
• 6.1 总结
• 6.2 进一步工作
• 参考文献
• 致谢