高熵合金的制备及其组织和力学性能的研究

发布时间：2017-03-21 12:05

  本文关键词：高熵合金的制备及其组织和力学性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高熵合金是由5~13种元素按照等摩尔比或接近等摩尔比设计的新型合金。近年来高熵合金引起了材料领域的广泛关注。高熵合金由于具有优异的力学性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀性、耐高温等性能，成为未来最有发展潜力的新型结构材料之一。但高熵合金还处于实验研究阶段，理论体系不够完善。 本文制备了AlFeCoNiCrCuVx，Cu0.5FeAlNiCrMox，CuFeAlNiCrMn(M)0.5（M=V，Ti，Mo）系列高熵合金和FeCoNiCuVZrAl高熵合金薄膜。对合金及薄膜的组织和力学性能进行分析测试，研究合金元素对高熵合金及薄膜组织和力学性能的影响。得到了以下研究结果： (1) AlFeCoNiCrCuVx高熵合金：AlFeCoNiCrCuVx合金组织由FCC+BCC固溶体组成。合金组织为典型的树枝晶体结构。随着V的加入合金组织细化，合金硬度和强度逐渐增加，塑性降低。AlFeCoNiCrCuV1.0合金具有最高硬度和强度，分别为532HV和1707MPa。 (2) Cu0.5FeAlNiCrMox高熵合金:Cu0.5FeAlNiCrMo0合金组织由单一BCC固溶体组成，Cu0.5FeAlNiCrMo0.5和Cu0.5FeAlNiCrMo1.0合金组织由BCC+有序BCC固溶体组成。合金的组织为典型的树枝晶体结构。由于Mo原子半径较大，随着Mo元素加入，两种BCC结构的晶格常数逐渐变大。Mo的加入使合金的组织明显细化，合金的强度、硬度和塑性均得到了改善。Cu0.5FeAlNiCrMo1.0合金的硬度最高，为823HV。Cu0.5FeAlNiCrMo0.5合金性能最好，，硬度为717HV，抗压强度为2153Mpa，应变值为7%。 (3) CuAlFeNiCrMn(M)0.5高熵合金:CuAlFeNiCrMn合金组织由BCC+有序BCC固溶体组成；CuAlFeNiCrMnV0.5合金组织为BCC+FCC固溶体；CuAlFeNiCrMnTi0.5合金组织为FCC+BCC+有序BCC固溶体；CuAlFeNiCrMnMo0.5合金组织为单一的有序BCC固溶体。合金元素的加入使得合金硬度和强度增加，但V对强度并没有增强作用，这是由于CuAlFeNiCrMnV0.5合金的晶粒粗大。综合性能最好的为CuAlFeNiCrMnMo0.5高熵合金，硬度为628HV，抗压强度为1800Mpa，应变值为4.7%，这是由于Mo元素的加入使合金的组织细化，加之较大的晶格畸变和固溶强化作用造成的。 (4) FeCoNiCuVZrAl高熵合金薄膜：在不同的N2浓度下的薄膜组织皆为非晶结构。N2浓度为30%时，得到平整、致密的氮化膜，其硬度和杨氏模量也达到了最大值，分别为12和166GPa。 总之，本文通过对三个系列高熵合金及合金薄膜的制备与研究，分析了合金元素对高熵合金及薄膜的显微组织和力学性能的影响，为高熵合金的研究和应用起到一定的作用。
【关键词】：高熵合金 合金元素 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG139
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 引言11-12
• 1.2 高熵合金的定义及理论12-15
• 1.3 高熵合金的特点15-18
• 1.3.1 高熵合金的结构特点15-16
• 1.3.2 高熵合金的性能特点16-18
• 1.4 高熵合金国内外研究进展18-22
• 1.5 高熵合金的应用前景22-24
• 1.6 本论文的研究内容24-25
• 第二章 实验方法25-33
• 2.1 引言25-26
• 2.2 实验原料的选择26
• 2.3 高熵合金的制备方法26-28
• 2.4 高熵合金膜的制备28-29
• 2.5 高熵合金的组织结构及性能测试29-33
• 2.5.1 XRD 衍射实验29-30
• 2.5.2 高熵合金显微组织观察和微区结构分析30
• 2.5.3 高熵合金硬度测试30-31
• 2.5.4 高熵合金室温压缩性能测试31-33
• 第三章 AlFeCoNiCrCuV_x高熵合金组织及力学性能33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 AlFeCoNiCrCuV_x高熵合金晶体结构33-34
• 3.3 AlFeCoNiCrCuV_x高熵合金显微组织34-36
• 3.4 AlFeCoNiCrCuV_x高熵合金力学性能36-39
• 3.4.1 高熵合金显微硬度36-37
• 3.4.2 高熵合金强度37-38
• 3.4.3 断口形貌38-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第四章 Cu_(0.5)AlFeNiCrMo_x高熵合金组织及力学性能41-49
• 4.1 引言41
• 4.2 Cu_(0.5)AlFeNiCrMo_x高熵合金晶体结构41-43
• 4.3 Cu_(0.5)AlFeNiCrMo_x高熵合金显微组织43-44
• 4.4 Cu_(0.5)AlFeNiCrMo_x高熵合金力学性能44-47
• 4.4.1 高熵合金显微硬度44-45
• 4.4.2 高熵合金强度45-46
• 4.4.3 断口形貌46-47
• 4.5 本章小结47-49
• 第五章 CuAlFeNiCrMn(M)_(0.5)高熵合金组织及力学性能49-57
• 5.1 引言49
• 5.2 CuAlFeNiCrMn(M)_(0.5)高熵合金晶体结构49-50
• 5.3 CuAlFeNiCrMn(M)_(0.5)高熵合金显微组织50-52
• 5.4 CuAlFeNiCrMn(M)_(0.5)高熵合金力学性能52-55
• 5.4.1 高熵合金显微硬度52-53
• 5.4.2 高熵合金强度53-54
• 5.4.3 断口形貌分析54-55
• 5.5 本章小结55-57
• 第六章 FeCoNiCuVZrAl 高熵合金薄膜的制备及组织和力学性能57-63
• 6.1 引言57
• 6.2 高熵合金薄膜晶体结构57-58
• 6.3 高熵合金薄膜的形貌58-60
• 6.4 高熵合金薄膜力学性能60-61
• 6.5 本章小结61-63
• 第七章 结论63-65
• 参考文献65-71
• 攻读硕士期间发表论文和获得奖励71-73
• 致谢73

【参考文献】

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本文编号：259613