论文部分内容阅读
近年来,台湾学者叶均蔚提出高熵合金的全新概念,高熵合金由于具有简单的晶体结构,纳米显微组织及优异力学性能受到了国内外广大学者的广泛关注与跟踪研究。本文重点研究了Alx（FeCrNiCo）Cuy系高熵合金在不同Al、Cu成分含量下的显微组织及压缩力学性能,并且研究了稀土Y及TiC颗粒增强相对高熵合金基体及其原位自生复合材料的显微组织及力学性能的影响规律及机理。实验中借助真空电弧熔炼炉进行高熵合金及其复合材料制备,并采用金相光学显微镜、扫描电镜等分析仪器对高熵合金及其复合材料的显微组织进行分析,利用电子万能力学试验机、硬度计、摩擦磨损试验机等对高熵合金及其复合材料的性能进行测试。研究发现对于Alx（FeCrNiCo）Cuy高熵合金系,随着Al元素的增加,Cu元素的降低,合金系的晶体结构由简单无序的fcc结构变为无序fcc无序bcc结构,且随着Al含量的增加,合金基体内的bcc相发生调幅分解。当Al摩尔比为x=0.75,Cu含量为0.25时,高熵合金获得了优异的综合力学性能,其断裂强度高达2787MPa,同时压缩率仍可高达43.6%。本文分析了添加稀土Y对高熵合金基体的显微组织及力学性能的影响规律,研究发现在AlFeCrNiCo系高熵合金中,随着Y含量的变化,高熵合金的显微组织形态发生了很大的变化,调幅组织由之前的垂直交错状变为颗粒状,并均匀的分布在无序的bcc结构的合金基体中。且当x=0.1时,高熵合金具有AlFeCrNiCo系中最高的力学性能,其断裂强度及压缩率分别高达2443MPa与26.22%,相对于未添加稀土Y的高熵合金分别大幅提高了22.52%与25.82%。研究结果表明,添加稀土Y能够有效抑制高熵合金基复合材料中增强相的长大,提高了增强相与基体的润湿性,从而最终增强相均匀分布在高熵合金晶粒内,减少了增强相在晶界处的富集,并起到一定的形核核心作用。在Al0.75（FeCrNiCo）Cu0.25-10%vol.TiC高熵合金基复合材料加入0.1at.%的稀土Y后,增强相颗粒的尺寸大幅细化了50%,且增强相均匀弥散地分布在晶粒内,其屈服强度高达1637MPa。研究表明高熵合金基复合材料的屈服强度、断裂强度及硬度均随着增强相体积分数的增加而提高。高熵合金基复合材料单位时间内的磨损量较高熵合金基体增加了50%以上。