五元难熔高熵合金的组织结构与力学性能研究.pdf

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1、五元难熔高熵合金的组织结构与力学性能研究郭建斌2015年6月中图分类号：UDC分类号：五元难熔高熵合金的组织结构与力学性能研究作者姓名郭建斌学院名称材料学院指导教师李云凯教授答辩委员会主席李树奎教授申请学位工学硕士学科专业材料工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月Studyonmicrostructureandmechanicalpropertiesoffive-elementrefractoryhighentropyalloysCandidateName:JianBinGuoSchoolorDepartment:Material

2、sScienceandEngineeringFacultyMentor:Prof.YunKaiLiChair,ThesisCommittee:Prof.ShuKuiLiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:MaterialEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:June,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位

3、论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要高熵合金作为一种新型合金材料，突破了以一种或两种金属元素为主的传统合金的设计理念。高熵合金是采用五种或五种以上合金元素按照等摩尔比或近等摩尔比制备而成的合金。多主元的混合产生高熵效应，促进元素充分混合并形成简单的体心立方或面心立方结构，有时还会形成少量化合物，强化合金性能。通过合金成分的合理设计，

4、可以使高熵合金具有高强度、高硬度、耐高温蠕变、耐高温氧化、耐磨损和耐腐蚀等优异性能。因此，高熵合金具有很大的应用潜力。本文从Ta、Mo、W、Nb、V、Zr、Hf和Ti八种元素中选取五种元素按照等摩尔比配置，利用非自耗真空电弧熔炼炉，熔炼了TaMoWNbZr、ZrTiHfNbMo、ZrTiHfVTa与ZrTiHfVNb四组高熵合金。采用OM、XRD、SEM、EDS等手段对高熵合金的进行组织形貌和相结构分析，并对合金的维氏硬度、静态压缩性能、动态压缩性能及高温压缩性能进行测试。研究表明：ZrTiHfNbMo、ZrTiHfVTa与ZrTiHfVNb合金

5、均形成单一的体心立方结构，TaMoWNbZr合金除了形成简的单体心立方结构的固溶体相外还形成另外一种含有Zr的相，且合金组织均为树枝晶形貌。四组合金的维氏硬度在356～527之间，静态压缩强度在1123～1609MPa，动态压缩曲线表明ZrTiHfNbMo与ZrTiHfVTa合金存在应变率强化效应。合金高温压缩试验表明，ZrTiHfNbMo有一定的耐高温软化能力，而其他三组合金高温强度很低，不适用于高温环境。关键词：高熵合金；显微组织；静态压缩；动态压缩I北京理工大学硕士学位论文AbstractAsakindofnewalloymaterial，

6、highentropyalloysbreakthroughthetraditionalalloydesignconceptonthebaseof“oneortwomajoralloyelements”.HEAsarecomposedoffiveormoreelementswhichhaveequalmoleornearequalmoleratios.Highentropyeffectsinhighentropyalloysarisingfromthemixtureofmulti-principalelements,promotetheformat

7、ionofrandomsolidsolutionwithsimpleBCCorFCCstructuresusuallyaccompaniedwithalittleintermetallicswithinthegrains,whichcanstrengthentheproperties.Wecanoptimizethedesignofalloycompositiontoobtainhighentropyalloyswithhighstrength,highhardness,hightemperaturecreepresistance,hightem

8、peratureoxidationresistance,abrasionresistanceandcorrosionresistance