新型高熵合金微觀結(jié)構(gòu)及塑性變形機(jī)理研究.pdf

1、傳統(tǒng)合金設(shè)計(jì)通常以某一元素作為主要組元，通過添加其它合金元素來改善其某項(xiàng)性能指標(biāo)。高熵合金的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)合金設(shè)計(jì)理念，其采用5至13種元素按照等原子比或近似等原子比合金化，每種組成元素其原子百分含量不小于5％，最多不大于35%。高熵合金具有高熵效應(yīng)、晶格畸變效應(yīng)、遲滯擴(kuò)散效應(yīng)和“雞尾酒”效應(yīng)四大效應(yīng)，在各種效應(yīng)的作用下，高熵合金通常擁有很多良好的性能，如高強(qiáng)度、高硬度、高耐蝕性和高耐磨性等。因此開發(fā)設(shè)計(jì)新型高熵合金，具有極高的科學(xué)理論

2、研究意義和工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　目前高熵合金的研究工作多集中于相組成、性能和成分設(shè)計(jì)方面，甚少對其塑性變形機(jī)理進(jìn)行研究。因此本論文自主研發(fā)Ni-Ti-Fe-Al-Cu系列合金，通過改變鎳鈦元素的含量，制備出新型高熵合金和鎳鈦基合金。通過多種實(shí)驗(yàn)手段，對其微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和高溫塑性變形機(jī)理進(jìn)行分析研究。
　　NixTixFe100/3-2x/3Al100/3-2x/3Cu100/3-2x/3系合金(采用Ni20、Ni26、

3、Ni32、Ni35、Ni41、Ni47表示x=20、26、32、35、41、47時(shí)的合金)中的高熵合金顯微組織形貌均為樹枝晶組織，組成元素在枝晶與枝晶間有偏析，分布不均勻；鎳鈦基合金均為等軸晶組織，各元素大體上分布比較均勻。高熵合金由簡單的固溶體結(jié)構(gòu)相組成，Ni20合金由面心立方和體心立方相構(gòu)成，鎳鈦元素含量增加時(shí)，體心立方相會(huì)逐漸增多取代面心立方相，Ni35合金中只含有體心立方相。Ni41鎳鈦基合金基體為Fe0.2Ni4.8Ti5相，

4、析出相為NiTi、AlTi3和Cu2Ti，Ni47鎳鈦基合金基體為NiTi相，析出相為Fe0.2Ni4.8Ti5和AlCu2Ti。
　　在應(yīng)變速率為1×10-3/s條件下進(jìn)行室溫壓縮時(shí)，高熵合金中Ni26合金抗壓強(qiáng)度最高為1385MPa, Ni20合金塑性最好，最大壓縮應(yīng)變可達(dá)10.23%；鎳鈦基合金中Ni41合金抗壓強(qiáng)度最高為2023 MPa，Ni47合金的最大壓縮應(yīng)變值最大可達(dá)35.77%；合金都表現(xiàn)為脆性斷裂，部分壓縮斷口形

5、貌中可觀察到河流狀花樣，具有解理斷裂特征。在應(yīng)變速率為1×10-3/s條件下進(jìn)行高溫壓縮時(shí)（壓縮溫度分別為850℃和1000℃），Ni20合金表現(xiàn)出了最大壓縮應(yīng)變量，可達(dá)50%，因而其高溫塑性最好。
　　基于高溫位錯(cuò)滑移理論、第二相沉淀析出相關(guān)理論以及Ni20合金高溫變形實(shí)驗(yàn)結(jié)果，獲得了高熵合金高溫塑性變形機(jī)理。在高溫壓應(yīng)力作用下，滑移系開動(dòng)和激活，位錯(cuò)沿一定滑移面和滑移方向運(yùn)動(dòng)，隨著變形的增加，位錯(cuò)密度不斷上升，位錯(cuò)相互纏結(jié)和塞