熔铸crmonbtavzr系高熵合金组织与性能研究

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1、学校代码10530学号201510161670分类号TG146密级公开硕士学位论文熔铸CrMoNbTaVZr系高熵合金组织与性能研究学位申请人匡雯慧指导教师肖逸锋教授学院名称机械工程学院学科专业材料科学与工程研究方向高性能金属材料制备与加工二〇一八年六月StructureandPropertiesofCrMoNbTaVZrSystemHighEntropyAlloyPreparedbyMoltenCastingCandidateKUANGWenhuiSupervisorXIAOYifengCollegeSchoolofMechanicalEngineeringProgramMaterials

2、ScienceandEngineeringSpecializationPreparationandProcessingofHighPerformanceMetallicMaterialsDegreeMasterofAcademicUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018湘潭大学硕士学位论文摘要高熵合金，一种由五个或五以上的主要元素按照等摩尔或者近摩尔比例通过熔炼、烧结等方法凝固之后最终形成简单固溶体的合金，打破了传统合金的概念。因其表现出了很多优良的性能，例如，良好的塑性、高强度、高硬度、良好的热稳定性、良好的抗腐蚀性等，具有非常广阔的应用前景，因此

3、成为近年来材料科学一个新的研究热点。本文用真空电弧熔炼的方法制备了三组等摩尔高熵合金CrMoNbTaV、CrMoNbTiZr以及MoNbTaTiVZr，利用扫描电子显微镜、能谱仪以及X射线衍射仪等手段对铸态合金的显微组织、相结构与成分进行了分析。此外，还对高熵合金的显微硬度、抗高温氧化性能以及耐蚀性能进行了测试。研究工作主要得到以下结果：研究表明，CrMoNbTaV高熵合金在铸态下的相组成主要为BCC固溶体以及少量的Laves相V2Ta，并且形成了非常典型的树枝晶状组织，枝晶内与枝晶界存在一定的成分偏析；CrMoNbTiZr高熵合金在铸态下的相组成主要为BCC相固溶体以及HCP固溶体和少量的

4、Laves相，并且形成了非常典型的晶状组织，并且存在一定的成分偏析；MoNbTaTiVZr在铸态下的相组成主要表现为BCC相固溶体以及HCP固溶体，并且生成了非常明显树枝晶状以及胞状晶体组织，各主元成分分布较为均匀。CrMoNbTaV高熵合金拥有很高的硬度，其显微硬度为923HV，由于成分偏析的影响，使得CrMoNbTaV高熵合金枝晶间的硬度（950HV）明显高于枝晶内的硬度（896HV）；CrMoNbTiZr高熵合金显微硬度值为689HV，由于成分偏析，枝晶内的显微硬度值（668HV）略低于枝晶间的显微硬度值（710HV）；MoNbTaTiVZr高熵合金的硬度偏低，其显微硬度值为501HV

5、。CrMoNbTaV高熵合金具有比较差的抗高温氧化性能。CrMoNbTaV高熵合金在900℃、1000℃和1100℃氧化时随着氧化时间的增加氧化产物也随之增加，最后在合金表面形成较厚的氧化层，其氧化产物主要是Nb2O5、NbO2、CrTaO4、CrNbO4、Ta9VO25、Nb9VO25、TaO。CrMoNbTaV、CrMoNbTiZr和MoNbTaTiVZr高熵合金都具有较好的耐蚀性。CrMoNbTaV与CrMoNbTiZr高熵合金之腐蚀速率也挺小，并且随着腐蚀时间的增加而降低；CrMoNbTaV高熵合金在3.5%NaCl溶液里面腐蚀96h之后其表面形貌并没有出现比较明显的变化，但在5%、

6、15%、30%HNO3溶液腐蚀之后都出现了不同程度的点蚀现象；CrMoNbTiZr高熵合金在3.5%NaCl以及5%、15%、30%HNO3溶液中腐蚀96h之后其表面形貌都没有发生比较明显的变化。电化学I湘潭大学硕士学位论文腐蚀结果显示CrMoNbTaV及CrMoNbTiZr高熵合金在3.5%NaCl以及5%、15%、30%HNO3溶液中都都存在比较明显的钝化转变以及过钝化过程；而MoNbTaTiVZr高熵合金表现出来的综合耐蚀性能是三种高熵合金当中最为出色的。关键词：高熵合金；真空电弧熔炼；显微组织；高温抗氧化性；耐蚀性能II湘潭大学硕士学位论文AbstractHighentropyall

7、oys(HEAs),thealloyscomposedofatleastfiveprincipalelementsinequimolarornearequimolarratiosbymeltingorsinteringmethodsetc.,whichcanfacilitatetheformationofsimplesolidsolutionsduringsolidification,breakingthet