CrMnFeCoNi系高熵合金的组织及低温性能研究.pdf

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1、硕士学位论文CrMnFeCoNi系高熵合金的组织及低温性能研究RESEARCHONMICROSTRUCTUREANDCRYOGENENICPROPERTIESOFCrMnFeCoNiAlHIGHENTROPYALLOYS杜兴宇哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG113.25学校代码：10213国际图书分类号：699.2密级：公开工学硕士学位论文CrMnFeCoNi系高熵合金的组织及低温性能研究硕士研究生：杜兴宇导师：李邦盛教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：

2、2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG:113.25U.D.C:699.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMICROSTRUCTUREANDCRYOGENENICPROPERTIESOFCrMnFeCoNiHIGH-ENTROPYALLOYSCandidate：DuXingyuSupervisor：Prof.LiBangshengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEn

3、gineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士论文摘要人们对更高生活质量的追求，科学技术的提升都对材料的性能提出更高的要求。因此，进行材料研究的科学家们设想通过各种的方式改善材料的

4、性能。作为低温环境的材料需要具备良好的低温强度和韧性。目前而言，低温领域应用的金属材料主要是钢材，但目前研究和使用的钢材因成分偏聚等原因而不利于广泛应用。高熵合金的概念自2004年提出至今已有10来年，在这期间，科研人员对于高熵合金的性能研究也涉及各个方面如室温下或高温下的机械性能，热导率、电导率之类的电热性能，或者抗化学腐蚀、耐高温性能、相稳定性等研究。在近期的研究中，有科研工作者将研究方向着眼在了高熵合金低温性能中，而其取得的成果是十分令人惊奇的。研究者发现FeNiCrCoMn这一五元等摩尔比高熵合金的断裂

5、强度和延伸率均随温度降低而提高，断裂韧性出乎意料的高(KJIc>200MPa√m)。高熵合金如此优异的低温性能，可意味着它们在低温领域具有很大的研究意义和很高的应用前景。本研究设计了CrMnFeCoNiAlx，(CrMnFeCo)100-yNiy，(CrFeCo)100-zNiz三组共16个高熵合金成分，并对它们的相结构，微观组织，低温及室温性能做了测试，并结合断口做了分析。研究表明，Al含量增加使CrMnFeCoNiAlx这一系列合金从单相FCC结构变化为FCC/BCC双相，这种结构变化的过程中，合金的室温性

6、能从以塑性占优演变以强度占优，它们的室温及低温拉伸性能的规律性较相似，CrMnFeCoNiAl0.5这一合金在低温也是有良好的强塑性结合，并且在低温具有与室温相近的韧性。(CrMnFeCo)100-yNiy，(CrFeCo)100-zNiz这两组合金除(CrFeCo)87Ni13之中有具备四方晶系的相外，其余的均呈单一FCC相结构。它们的室温性能都是低强高塑的特性，含Mn的一个系列比不含Mn的系列屈服强度稍高，(CrFeCo)87Ni13因相结构的不同延伸率相对更低些。两组合金的低温实验中，各合金均表现出比室温

7、更高的屈服强度，但延伸率确有两种不同的表现。任一组合金中，含Ni元素量较少的合金，其低温断裂延伸率不如室温，但是有不随应变下降的加工硬化率。其他的合金，低温延伸率比室温更高，但是有明显的软化现象，而且随着Ni的增加，强度和延伸率都呈下降趋势。含Mn系列以(CrMnFeCo)84Ni16为界限，不含Mn系列以CrFeCoNi为界限。因而我们得到了强度、塑性、低温韧性比CrMnFeCoNi更好的(CrMnFeCo)84Ni16非等摩尔比合金。关键词：高熵合金；显微组织；力学性能；低温-I-哈尔滨工业大学工学硕士论文

8、AbstractInpursuitofhigherqualityforlifeandtheimprovementforscienceandtechnology,higherrequirementsontheperformanceofmaterialsarenecessary.Therefore,materialsresearcherstryavarietyofwaystoimprove