AlCoCrNiSi_x高熵合金微观组织结构与力学性能.pdf

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1、A1CoCrNiSi高熵合金微观组织结构与力学性能AICoCrNiSi高熵合金微观组织结构与力学性能MicrostructureandMechanica1PerformanceofA1CoCrNiSiHigh—entropyAlloys刘恕骞，黄维刚(四川大学材料科学与工程学院，成都610065)LIUShu—qian，HUANGWei—gang(CollegeofMaterialsScienceandEngineering，SichuanUniversity，Chengdu610065，China

2、)摘要：通过XRD，SEM，EDS分析和显微硬度测试，系统研究了si含量对A1CoCrNiSi高熵合金铸态组织的相结构变化、微观组织形貌特征和力学性能。结果表明：随si含量的增加，合金相结构由单一的bccl固溶体结构逐步转化为bccl+bcc2结构共存，其中bccl为A1Ni基的固溶体，bee2为CrSi固溶体。随si含量的增加，合金的铸态组织由枝晶形态向胞状形态转变。微观组织中Al，Ni主要存在于枝晶内，Si则偏析于枝晶间。si具有显著提高合金硬度的作用，硬度最大值达到HV991。关键词：高熵合金

3、；微观组织；相结构；力学性能中图分类号：TG146．4文献标识码：A文章编号：1001—4381(2012)01—0005—04Abstract：TheeffectsofSicontentsonthevariationofphasestructure，microstructurecharacteristicandmechanicalpropertiesofA1CoCrNiSihigh—entropyalloyswerecharacterizedrespectivelybyusingofXRD，SEM

4、，EDSandmicrohardnesstesting．Theresultsrevea1thatalloysphasestructureiStransformedfromthesinglebcclphasestructuretothemixedbccl+bcc2phasestructurewiththein—creaseofSicontents．ThebccliSanAlNisolidsolutionstructureandthebcc2iSCrSisolidsolutionstructure．Th

5、eas—castmicrostructureofalloyshasachangefromthedendriticcrystalmorphologytothecellularcrystalmorphologywiththeSicontentincreasing．A1andNielementsmainlyexistinthedendriticcrystalandSielementsegregatesintheinterdendriticregionwithintheas—-castmicrostruc—

6、—ture．TheSielementplaysanimportantroleintheincreasinghardnessoftheA1CoCrNiSialloysig—nificantly，thehighestmicrohardnessisuptoHV991．Keywords：high—entropyalloy；microstructure；phasestructure；mechanicalproperty多主元高熵合金设计理念由台湾清华大学叶均蔚据研究表明，多主元高熵合金不但不会形成大量的金教授

7、于1995年提出，此种合金设计理念的提出，打破属间化合物和复杂相，反而以简单固溶体形式组成甚了传统合金单一主元的设计思想，开启了一个新的合至形成非晶[3]，因此高熵合金呈现出很多传统合金金设计领域L1]。根据Boltzmann假设，由咒种等量元不具备的优良特性，例如高硬度、高加工硬化、抗高温素组成的固溶体时的摩尔熵变AS一Rln()，R为软化、耐腐蚀、耐高温氧化等优异特性，可应用于耐高普适气体常数，由Boltzmann定律可知，随着元素种类温材料，化工、舰船耐腐蚀性材料，飞机涡轮叶片、高温的增加，其

8、混合熵增大[2]。为了充分发挥多组元高炉的耐热材料，具有很大的应用前景[6]。现已有大量混乱度的效应，一般定义高熵合金的组成元素>5，文献研究了金属元素在高熵合金中的影响[7]，而对非其中每种元素原子分数至少大于5％，但不超过35，金属元素的影响原因研究较少。在传统合金材料中，其ASonf>1．61R。添加适当含量小原子半径的C和Si元素可以改变合传统合金的发展经验普遍认为，合金的组成元素金的结构和性能，因此本工作制备了A1C0CrNiSi系越多，越容易形成金属间化合