AlCoCrCuFeNi_x高熵合金微观组织及性能的研究

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1、A1CoCrCuFeNix高熵合金微观组织及性能的研究摘要多主元高熵合金是近年来兴起的一种新型合金材料，它的最大特点是突破了传统合金只以一种或两种金属元素为主的设计框架，从而发展出一种全新的合金。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。本论文选取AI、Co、Cr、Cu、Fe、Ni六种常用的金属元素，通过改变晰的

2、摩尔含量研究该系列合金的微观组织及性能的变化规律。采用氩气保护真空电弧炉熔炼合金，再运用OM、SEM、EDS、XRD等手段对铸态高熵合金进行微观组织及相结构的分析，然后再对合金的硬度、压缩性能及耐磨性能进行测试研究。研究发现：该组合金系最后都形成了简单的BCC、FCC及BCC+FCC结构固溶体，在A1CoCrCuFeNio”A1CoCrCuFeNio．8、AICoCrCuFeNi和A1CoCrCuFeNil．2四组合金中都存在少量的金属间化合物，而在A1CoCrCuFeNil．5和AICoCrCuFeNil．8这两组合金中化合物都以纳米晶弥散化分布。六组高熵合金的维氏硬度在355HV--4

3、91HV之间，抗压强度在1472Mpa-．1831Mpa之间。前四组合金压缩后，都有少量变形，然后以脆性解理断裂或准解理断裂方式被压裂，后两组在经过较大形变后都产生延性断裂。有序BCC结构的A1CoCrCuFeNi合金耐磨性最佳。A1CoCrCuFeNix系高熵合金比传统合金有更优越的综合力学性能和耐磨性能，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。关键词：高熵合金；微观组织；力学性能；耐磨性能THEMICRoSTRUCTUREANDPERFORMANCESTUDYoFAlCoCrCuFeNixHIGH．ENTROPYALLOYABSTRACTPrincipalelements

4、ofhigh—entropyalloysisonlyjustemerginginrecentyears，whichisanewtypeofmaterialscience．Itsbiggestfeatureisthebreakthroughofthetraditionalalloy—thatonlyoneortwokindsofmetalelementsbaseddesignframework,developanewalloydesignconcept．High-entropyalloysbasedonequimolarornearlyequimolarratiofiveormorethan

5、fivekeyelements，takingmelting，sinteringorothermeanstogetacombinationofthemetallicmaterial．Theincreaseofthekeyelementsleadtoproducehigh—entropyeffect，crystalstructuretendtoformasimplebody—centeredorsimpleface—centeredstructure，intergranularcompoundsalsomaybeaccompaniedbythegeneration,eveninthecasti

6、twillbeprecipitatednanocrystals．Thisphenomenonisplayingasolidsolutionstrengthening，precipitationstrengtheninganddispersionstrengtheningeffect，whichmakingtheperformanceofhigh—entropyalloyshavegreateradvantagescomparedtoconventionalalloys．ThispaperpicksA1，Co，Cr,Cu，Fe，Nisixcommonlyusedmetals，bychangi

7、ngthemolarconcentrationofNiintheseriestostudyalloymicrostructureandproperties．Usingvacuumarcfurnacetomeltalloy,andthenⅢusingOM，SEM，EDS，XRDtocasthigh—entropyalloymicrostructureofhigh—entropyalloyandphases仃ucturean