【摘 要】
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以五种及五种以上元素为主元的高熵合金打破传统合金的设计思路,具有高熵效应、迟滞扩散、严重的晶格畸变及“鸡尾酒”效应等特性。目前,已有的难熔高熵合金大部分昂贵且密度高,不利于工业的应用;另外,现有的高熵合金大多数不具备拉伸塑性,因此亟需解决高熵合金存在的密度高、塑性差等缺点。为开发新型高温结构材料,本文采用真空电弧熔炼制备以难熔金属元素为主元的Ti-Zr-Nb-V-Al的高熵合金,研究Al、Ti、Z
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以五种及五种以上元素为主元的高熵合金打破传统合金的设计思路,具有高熵效应、迟滞扩散、严重的晶格畸变及“鸡尾酒”效应等特性。目前,已有的难熔高熵合金大部分昂贵且密度高,不利于工业的应用;另外,现有的高熵合金大多数不具备拉伸塑性,因此亟需解决高熵合金存在的密度高、塑性差等缺点。为开发新型高温结构材料,本文采用真空电弧熔炼制备以难熔金属元素为主元的Ti-Zr-Nb-V-Al的高熵合金,研究Al、Ti、Zr含量及热处理工艺对合金微观结构和力学性能的影响。合金（Ti2Zr）xNbVAly 可分为三个系列:一是 x=0.5,y=0.5、0.75、1.0、1.25（简称 TZ0.5 系列）;二是 x=1.0,y=0.5、0.75、1.0、1.25（简称 TZ1.0 系列）;三是 x=1.5,y=0.5、0.75、1.0、1.25、1.75、2.0（简称 TZ1.5 系列）。采用Thermo-cal软件结合TCNI-8数据库相图计算预测（Ti2Zr）xNbVAly系高熵合金的相组成,通过实验来验证。结果表明:只有当x=1.5、y=0.5或0.75时,相图计算结果与实验结果保持一致,均由单一的BCC固溶体相组成;其他合金由无序BCC与有序BCC相组成,除当x=0.5、y=1.25的合金含有少量金属间化合物。组织形貌均为树枝晶,枝晶间富集Al、Zr元素,贫Nb元素,Ti、V两者的分布相对均匀。Al添加在显著提高合金强度、硬度的同时会降低合金的塑性,其中（Ti2Zr）0.sNbVAl1.0合金的屈服强度为1365 MPa,但塑性低于30%,而（Ti2Zr）1.5NbVAl0.5合金的屈服强度为914 MPa但具有>60%的良好塑性变形量。在以上工作的基础上,选择压缩塑性最佳的合金（Ti2Zr）1.5NbVAl0.5,系统研究了保温时间和热处理温度对合金的微观结构和拉伸力学性能的影响。对冷轧变形量为50%的合金进行退火处理,结果表明:热处理后的合金仍保持单相BCC,为等轴晶组织,晶粒尺寸最低为34 μm,最大达到389 μm。热处理时间和温度的升高降低合金的屈服强度和抗拉强度的同时增大了合金的塑性。当热处理条件为900℃、30 min时,合金的拉伸塑性最佳,为8.44%。
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