粉末冶金NbMoTaWVCr_x系难熔高熵合金的制备、组织及性能

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1、硕士学位论文粉末冶金NbMoTaWVCrx系难熔高熵合金的制备、组织及性能作者姓名陈晓东学科专业材料加工工程指导教师龙雁教授所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年4月Preparation,MicrostructureandPropertiesofPowderMetallurgyNbMoTaWVCrxRefractoryHighEntropyAlloysADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:ChenXiaodongSupervisor:Prof.LongYanSouthCh

2、inaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TF124学校代码：10561学号：201520101592华南理工大学硕士学位论文粉末冶金NbMoTaWVCrx系难熔高熵合金的制备、组织及性能广东省科技计划项目（公益研究与能力建设专项资金）（No.2015A010105011）作者姓名：陈晓东指导教师姓名、职称：龙雁教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：材料加工工程研究方向：材料制备、成形及计算机应用论文提交日期：2018年4月15日论文答辩日期：2018年5月26日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期

3、：2018年月日答辩委员成员：主席：杨超（教授）委员：肖志瑜（教授）龙雁（教授）李小强（教授）刘允中（教授）摘要高熵合金有着许多比传统合金更为优异的性能，如力学性能、耐腐蚀性能、电磁性能、耐辐照性能等，具有很广阔的应用前景和研究价值。高熵合金从诞生到现在才短短十几年，还有很多研究有待深入。难熔高熵合金具有高强度、高硬度、良好的热稳定性等优异性能，目前制备难熔高熵合金主要采用熔炼法，无可避免的会产生各种铸造缺陷，而且由于熔炼法所需的温度比较高，制备出的合金往往晶粒粗大，力学性能较差，限制了难熔高熵合金的发展。本论文采用机械合金化和放电等离子烧结术制备

4、了NbMoTaWVCrx(x=0,0.2,0.6,0.8,1)系难熔高熵合金，主要研究内容如下：研究了NbMoTaWVCrx系难熔高熵合金在机械合金化过程中各组元的合金化顺序，发现合金化顺序与元素熔点成负相关，熔点越低的元素最先合金化，球磨40h后合金化基本完成，制备出均匀细小的高熵合金粉末，其相结构为BCC单相。研究了Cr含量对合金化速度的影响，发现Cr含量的增加会减缓合金化进程，主要是由于高熵合金迟滞扩散效应阻碍了原子的互扩散。研究了NbMoTaWVCr0.6难熔高熵合金的相组成、显微组织及力学性能，发现经放电等离子烧结后，合金生成了两种析出相

5、，一种为富Ta、V、O的四方相，形状接近球形，往往在晶界和晶内析出；另一种为富Cr、Ta、Nb、V的Laves相Cr2Ta，形状不规则，往往在三叉晶界处析出，Cr2Ta在一定温度下会发生同素异晶转变，有C14和C15两种形态，当烧结温度为1450℃、1500℃时，生成立方结构的C15型Laves相，当烧结温度为1550℃、1600℃时，生成六方结构的C14型Laves相。随着烧结温度的升高，Laves相的析出呈现先增多后减少的趋势。当烧结温度为1500℃时，NbMoTaWVCr0.6的室温压缩屈服强度为2902MPa，塑性应变为8.2%，显微硬度为

6、859Hv，达到该成分下的最佳力学性能。设计了五种成分(x=0,0.2,0.6,0.8,1)的NbMoTaWVCrx系难熔高熵合金，研究了Cr含量对合金烧结后的相组成、显微组织及力学性能的影响。发现Cr元素对合金中Laves相的形成有重要作用，当Cr含量增加时，合金中的Laves相体积百分比增加，(Ta,V)O2相的体积百分比减小。当Cr含量升高时，NbMoTaWVCrx系难熔高熵合金在室温下的压缩屈服强度从2756MPa（x=0）提高到3409MPa（x=1），显微硬度也随Cr含量的增加从795Hv提高到919Hv，这主要是由于随着Cr含量的增加

7、，合金中固溶强化和析出强化的作用更加明显。NbMoTaWVCrx难熔高熵合金在室温下的断裂方式与烧结温度有I关，1450℃和1500℃烧结的合金断裂方式为以沿晶断裂为主，伴随少量剪切撕裂；当烧结温度升高到1550℃以上时合金断裂方式转变为以穿晶断裂为主，伴随少量剪切撕裂。关键词：难熔高熵合金；粉末冶金；显微组织；力学性能IIAbstractHighentropyalloys(HEAs)possessexcellentproperties,suchasmechanicalproperties,corrosionresistance,electrica

8、ndmagneticproperties,radiationresistanceandsoon.Ithasawideapp